DE19539808C2 - Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Leuchte ist beispielsweise in der Patentschrift EP 0 138 180 B1 offen­ bart. Diese Leuchte erlaubt es, eine für eine Versorgungsspannung von ca. 12 V aus­ gelegte Niedervolt-Halogenglühlampe an einer Netzspannung von ca. 240 V bzw. 120 V zu betreiben. Sie besitzt ein Gehäuse und einen an dem Gehäuse angeordneten genormten Sockel zum Anschluß an das elektrische Stromnetz. Im Gehäuse der Leuchte befindet sich eine Fassung für eine mit einem Reflektor versehene Nieder­ volt-Halogenglühlampe, die an einem konventionellen Betriebsgerät, das im wesent­ lichen aus einem Transformator mit flachem Kern besteht, betrieben wird. Das Be­ triebsgerät ist ebenfalls im Gehäuse der Leuchte untergebracht. Zur besseren Wär­ meableitung ist das Betriebsgerät in eine wärmeleitfähige Vergußmasse eingegossen. Außerdem ist die Leuchte mit einer Temperatursicherung ausgestattet, die mit dem Transformator im thermischen Kontakt steht und dessen Überhitzung verhindert. Allerdings wurden bei dieser Leuchte keine Maßnahmen ergriffen, um die thermi­ sche Belastung des Betriebsgerätes durch die von der Einbaulampe erzeugte Wärme zu verringern. Derartige Maßnahmen gewinnen besonders dann an Bedeutung, wenn im Betriebsgerät anstelle eines schwergewichtigen Transformators ein leichtgewich­ tiger aber wärmeempfindlicher elektronischer Transformator, wie er beispielsweise in der europäischen Patentschrift EP 264 765 B1 offenbart ist, verwendet wird.

Die US-amerikanische Veröffentlichung Lighting Design + Application, Heft 9, Sept. 1986, Seite 54 offenbart eine Leuchte, die mit einer kompakten Leucht­ stofflampe bestückt ist und als Ersatz für eine 75 Watt Glühlampe dienen kann. Die­ se Leuchte weist einen Schraubsockel, ein innerhalb des Leuchtengehäuses angeord­ netes Betriebsgerät für die Lampe und eine Lampenfassung zur Aufnahme der Lam­ pe sowie einen mit Kühlrippen versehenen Kühlkörper auf. Der Kühlkörper umgibt die Lampe nach Art eines Leuchtenschirmes und steht im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung.

Das Gebrauchsmuster DE 94 13 052 U1 beschreibt einen Ventilator zur Kühlung von Leuchtmitteln und zur Nutzung der entstehenden Abwärme. Der Ventilator ist als Zwischenstück zwischen der Leuchtmittelfassung und dem Leuchtmittel ausgebildet.

Das Gebrauchsmuster DE 94 08 424 U1 offenbart einen Möbeleinbau-Strahler mit massereichem metallischem Reflektor, der eine geringere Wärmebelastung der Ein­ bau- und Bestrahlungsumgebung gewährleistet. Zu diesem Zweck ist die Wandung des Reflektors mit einer Vielzahl von Rippen versehen, die sich von der Reflektor­ wandung radial nach außen erstrecken und zwischen denen Konvektions­ zwischenräume angeordnet sind.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine an Netzspannung zu betreibende kompakte Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe gattungsgemäßer Art bereitzustellen, bei der die thermische Belastung des Betriebsgerätes durch die von der Einbaulampe er­ zeugte Wärme möglichst gering ist.

Die gattungsgemäße Leuchte besitzt einen Kühlkörper, der die in die Leuchte einge­ setzte Niedervolt-Glühlampe nach Art eines Leuchtenschirmes umschließt. Erfin­ dungsgemäß besitzt der Kühlkörper der Leuchte ein im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung stehendes Befestigungselement, das eine erste Schar von Kühlrippen trägt, die ihrerseits auf einer koaxial zur Kühlkörperachse angeordneten Ringscheibe, die das dem Anschlußteil gegenüberliegende Leuchtenende bildet, enden. Dadurch wird die Wärme von der Lampenfassung zur Ringscheibe abgeleitet, wobei nicht nur die Kühlflächen der Kühlrippen sondern auch die Oberfläche der Ringscheibe zur Kühlung der Leuchte beitragen. Die wirksame Kühlfläche des erfindungsgemäßen Kühlkörpers wird durch eine zweite Schar von Kühlrippen, die von der Ringscheibe getragen werden und in den Zwischenräumen zwischen den Kühlrippen der ersten Schar angeordnet sind, noch weiter vergrößert. Außerdem begrenzen die nach innen weisenden Kanten aller Kühlrippen eine Aussparung für die Niedervolt-Glühlampe, wobei die Innenkanten der Kühlrippen vorteilhafterweise derart zur Lampe beab­ standet sind, daß die Lampe ohne Hilfe eines Werkzeuges in die erfindungsgemäße Leuchte eingesetzt werden kann.

Dadurch wird die thermische Belastung der Lampenfassung durch die von der Ein­ baulampe erzeugte Wärme reduziert und insbesondere eine Überhitzung der Lam­ penfassung verhindert. Der erfindungsgemäße Kühlkörper leitet die von der Lampe generierte Wärme von der Lampenfassung und vom Leuchtengehäuse ab und läßt die von der Niedervolt-Glühlampe ausgehende Infrarot-Strahlung nahezu ungehindert passieren. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Kühlkörper eine optimale Konvektionskühlung, so daß die Lampe und die Lampenfassung nicht über die ma­ ximal zulässigen Temperaturen erhitzt werden. Um eine gute Wärmeableitung von der Lampenfassung zu gewährleisten, befindet sich der Kühlkörper im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung und besteht vorteilhafterweise aus einem Material, das eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 50 W/mK besitzt. Vorteilhafterweise besteht der Kühlkörper aus einem Zink- oder Aluminiumdruckgußteil oder ist aus einem hitzeresistenten Kunststoff-Verbund gefertigt, wie z. B. einem Kunststoff- Metallgemisch oder einem Kunststoff-Graphit-Gemisch, sofern diese Zweiphasen- Verbundstoffe die obengenannte Mindestwärmeleitfähigkeit aufweisen.

Der erfindungsgemäße Kühlkörper besitzt Kühlrippen, deren Kühlflächen vorteil­ hafterweise parallel zur Kühlkörperachse verlaufen und sich radial zur Kühlkör­ perachse erstrecken. Dadurch wird, unabhängig von der Orientierung bzw. der Ein­ baulage der Leuchte, eine optimale Luftzirkulation zwischen den Kühlrippen, der Lampenfassung und der Niedervolt-Glühlampe ermöglicht und eine gute Konvekti­ onskühlung der Lampenfassung gewährleistet. Außerdem kann die von der Nieder­ volt-Glühlampe ausgehende Infrarot-Strahlung den Kühlkörper ohne nennenswerte Reflexion und Absorption an den Kühlflächen der Kühlrippen passieren, so daß der Kühlkörper durch diese Prozesse nicht noch zusätzlich aufgeheizt wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine räumliche Darstellung der erfindungsgemäßen Leuchte entsprechend des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 abgebildete Leuchte

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Leuchte entsprechend eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Diese Leuchte ist als Adapter ausgebildet, der den Betrieb einer für eine Versorgungsspan­ nung von ca. 12 V ausgelegten Niedervolt-Glühlampe an einer Netzspannung von 240 V bzw. 120 V ermöglicht. Sie ist axialsymmetrisch und besitzt ein tubusartiges Gehäuse 1, das an einem Ende mit einem E27-Schraubsockel 4 zum Anschluß der Leuchte an die Netzspannung versehen ist, während das andere Ende des Gehäuses 1 konisch erweitert und mittels einer Abdeckkappe 1a verschlossen ist. An der Außen­ seite der Abdeckkappe 1a sind eine genormte Lampenfassung 5, insbesondere eine GU-5.3, für eine Niedervolt-Glühlampe 3 und ein axialsymmetrischer Kühl­ körper 2 befestigt. Die Kühlkörperachse ist identisch mit der Leuchtenachse. Die Niedervolt-Glühlampe 3 liegt in der Leuchten- bzw. Kühlkörperachse. Bei der Lampe 3 handelt es sich um eine mit einem Kaltlichtspiegel-Reflektor 3b versehene Niedervolt-Halogenglühlampe 3a mit einer elektrischen Lei­ stungsaufnahme von ca. 50 W, die eine Versorgungsspannung von ca. 12 V benötigt. Der Kaltlichtspiegel-Reflektor 3b reflektiert hauptsächlich elektro­ magnetische Strahlung aus dem sichtbaren Spektralbereich, während er für Infrarot-Strahlung im wesentlichen transparent ist.

Im Innenraum des Gehäuses 1 befindet sich ein Betriebsgerät, das die am Schraubsockel 4 anliegende Netzspannung in die zum Betrieb der Nieder­ volt-Halogenglühlampe 3a erforderliche Niedervolt-Spannung herunter transformiert. Die elektronischen Bauelemente des Betriebsgerätes sind auf einer Leiterplatine 6 montiert, die mittels Führungsschienen 1b an der In­ nenwand des Gehäuses 1 fixiert ist. Die Leiterplatine 6 erstreckt sich in Längsrichtung, das heißt, parallel zur Leuchtenachse, und reicht von der Abdeckkappe 1a bis in den Schraubsockel 4 hinunter. Das Betriebsgerät weist sowohl vergleichsweise großvolumige bedrahtete elektronische Bautei­ le als auch elektronische Bauteile in SMD-Technik auf, wobei die in SMD- Technik ausgeführten Bauteile auf der einen Seite der Leiterplatine 6 mon­ tiert sind, während die bedrahteten elektronischen Bauelemente auf der an­ deren Leiterplatinenseite angeordnet sind. Die Hohlräume zwischen den Bauelementen des Betriebsgerätes und dem Gehäuse 1 sowie dem Sockel 4 sind mit einer wärmeleitfähigen Vergußmasse ausgegossen, um die vom Betriebsgerät erzeugte Wärme abzuleiten und so eine Überhitzung des Be­ triebsgerätes zu verhindern. Als zusätzliche Sicherung weist das Betriebsge­ rät einen Kaltleiter (nicht abgebildet) auf, der im thermischen Kontakt mit den wärmeempfindlichen Bauteilen des Betriebsgerätes steht und eine kon­ tinuierliche Phasenanschnittssteuerung bewirkt, so daß die elektrische Lei­ stung der Leuchte bei Annäherung an die maximal zulässige Temperatur des Betriebsgerätes von ungefähr 100°C herunter geregelt wird.

Die Bauelemente des Betriebsgerätes sind in den Fig. 1 und 2 nicht dar­ gestellt. Einzelheiten zum Aufbau des Betriebsgerätes können beispielsweise der europäischen Patentschrift EP 264 765 B1 entnommen werden.

Der an der Abdeckkappe 1a fixierte Kühlkörper 2 ist als einteiliges Zink­ druckgußteil ausgeführt und besitzt eine Vielzahl von Kühlrippen 2a, 2b, deren Kühlflächen parallel zur Kühlkörperachse verlaufen und sich radial zur Kühlkörperachse erstrecken. Er ist axialsymmetrisch bezüglich der Leuchtenachse und umschließt die Reflektorlampe 3 nach Art eines Leuch­ tenschirmes. Der Kühlkörper 2 besitzt ein koaxial zur Leuchtenachse ange­ ordnetes kegelstumpfartiges Befestigungselement 2d, das an der Abdeck­ kappe 1a befestigt ist und die ebenfalls an der Abdeckkappe 1a fixierte Lampenfassung 5 umschließt. Das kegelstumpfartige Befestigungselement 2d ist mit der Abdeckappe 1a und mit der Lampenfassung 5 verschraubt und befindet sich im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung 5. An der äußeren Mantelfläche des kegelstumpfartigen Befestigungselementes 2d ist eine erste Schar von Kühlrippen 2a angeformt, deren Kühlflächen sich in Richtung der Kühlkörperachse und entlang der Radien des kegelstumpfarti­ gen Befestigungselementes 2d erstrecken. Diese untereinander vollkommen gleichartigen Kühlrippen 2a sind äquidistant entlang der äußeren Mantelflä­ che des kegelstumpfartigen Befestigungselement 2d angeordnet. Sie enden auf der dem Gehäuse 1 zugewandten Oberseite einer koaxial zur Kühlkör­ perachse angeordneten Ringscheibe 2c, die das dem Sockel 4 gegenüberlie­ gende Ende der Leuchte bildet und ungefähr mit der Lichtaustrittsöffnung des Kaltlichtspiegel-Reflektors 3b abschließt. Der Kühlkörper 2 besitzt au­ ßerdem eine zweite Schar von gleichartigen Kühlrippen 2b, die äquidistant entlang des Ringumfangs, an der Oberseite der Ringscheibe 2c angeformt und in den Zwischenräumen zwischen den Kühlrippen 2a der ersten Schar angeordnet sind. Die Kühlflächen der Kühlrippen 2b, erstrecken sich eben­ falls in Richtung der Kühlkörperachse und entlang der Radien der Ringscheibe 2c. Allerdings sind die an die Ringscheibe 2c angeformten Kühlrippen 2b der zweiten Schar kürzer als die Kühlrippen 2a der ersten Schar und reichen nicht bis zum kegelstumpfartigen Befestigungselement 2d. Die nach innen weisenden Kanten der Kühlrippen 2a, 2b liegen auf einer parabolischen Hüllkurve und begrenzen die Aussparung für den Kaltlicht­ spiegel-Reflektor 3b der Einbaulampe 3. Der Abstand der Innenkanten der Kühlrippen 2a, 2b zum Kaltlichtspiegel-Reflektor 3b beträgt ungefähr 10 mm, so daß die Reflektorlampe 3 mit bloßen Händen, ohne die Hilfe eines Werkzeuges, ausgetauscht werden kann.

Die Baulänge der oben beschriebenen Leuchte, gemessen vom Schraubsockel 4 bis zur Ringscheibe 2c, beträgt 138 mm. Der maximale Durchmesser der Leuchte, das ist der Außendurchmesser der Ringscheibe 2c, beträgt 90 mm. Der Sockel 4 und das Gehäuses 1, ohne Berücksichtung der Abdeckkappe 1a und des konisch erweiterten Gehäuseabschnittes, haben insgesamt eine Län­ ge von ungefähr 57 mm. Der Gehäusedurchmesser beträgt in diesem Bereich 41 mm. Im konisch erweiterten Bereich des Gehäuses 1 wächst der Durch­ messer auf maximal 63 mm an. Die größte Abmessung der Leiterplatine 6 beträgt in Richtung der Leuchtenachse 68 mm.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben erläuterte Ausführungs­ beispiel. Beispielsweise kann der Kühlkörper 2 auch aus einem Aluminium­ druckguß bestehen oder auch aus einem anderen Material, z. B. einem Kunststoff-Verbund wie zum Beispiel einem Kunststoff-Graphit-Gemisch oder einem Kunststoff-Metallgemisch, gefertigt sein, sofern dieses Material eine Wärmeleitfähigkeit von mindestens 50 W/mK besitzt. Außerdem kann die Leuchtenform variiert werden. Beispielsweise müssen die Leuchten- und Kühlkörperachse nicht identisch sein, wie beim obigen Ausführungsbeispiel. Es ist nicht einmal erforderlich, daß die Leuchte axialsymmetrisch ist. Der erfindungsgemäße Kühlkörper kann auch bei einer nicht-axialsymmetri­ schen Leuchte verwendet werden.

Claims (7)

1. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe, mit einem Gehäuse (1), einem am Gehäuse (1) fixierten Anschlußteil (4) zum Anschluß der Leuchte an das elektrische Stromnetz, mit einer Lampenfassung (5) für die Niedervolt- Glühlampe (3) und einem Betriebsgerät, das im Innenraum des Gehäuses (1) angeordnet ist, wobei die Leuchte einen mit Kühlrippen ausgestatteten Kühl­ körper (2) besitzt, der die Niedervolt-Glühlampe (3) nach Art eines Leuchten­ schirmes umschließt und im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung (5) steht, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. der Kühlkörper (2) ein Befestigungselement (2d) zur Befestigung am Ge­ häuse (1) besitzt, wobei das Befestigungselement (2d) im thermischen Kontakt mit der Lampenfassung (5) steht,
• 2. das Befestigungselement (2d) eine erste Schar von Kühlrippen (2a) trägt, die auf einer koaxial zur Kühlkörperachse angeordneten Ringscheibe (2c) enden,
• 3. die koaxial zur Kühlkörperachse angeordnete Ringscheibe (2c) eine zweite Schar von Kühlrippen (2b) trägt, die in den Zwischenräumen der Kühlrip­ pen (2a) der ersten Schar angeordnet sind.

2. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (2) im wesentlichen axialsymmetrisch ist, die Niedervolt-Glühlampe (3) in der Kühlkörperachse liegt und der Kühlkörper (2) Kühlrippen (2a, 2b) besitzt, deren Kühlflächen parallel zur Kühlkör­ perachse verlaufen und sich radial zur Kühlkörperachse erstrecken.

3. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Innenkanten der Kühlrippen (2a, 2b) eine Aussparung für die Niedervolt-Glühlampe (3) begrenzen, wobei die Innenkanten der Kühlrip­ pen (2a, 2b) derart zur Niedervolt-Glühlampe (3) beabstandet sind, daß die Niedervolt-Glühlampe (3) ohne Hilfe eines Werkzeuges in die Leuchte ein­ setzbar ist.

4. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (2) aus einem hitzeresistenten Material besteht, dessen Wärmeleitfähigkeit mindestens 50 W/mK beträgt.

5. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (2) aus einem Zinkdruckgußteil besteht.

6. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (2) aus Aluminiumdruckgußteil besteht.

7. Leuchte für eine Niedervolt-Glühlampe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kühlkörper (2) aus einem Kunststoff-Verbund, insbesonde­ re einem Kunststoff-Metall-Verbund oder einem Kunststoff-Graphit-Verbund besteht.