DE20302795U1

DE20302795U1 - Kabellose elektrische Christbaumkerze

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Publication number: DE20302795U1
Application number: DE20302795U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2013-02-21

Abstract

Elektrische Leuchteinrichtung, insbesondere in Form einer nachgebildeten „Christbaumkerze", die einen elektrisch betriebenen Licht-Emitter, einen Energiespeicher, und ein einer Flamme nachgebildetes Emissionsgebiet aufweist.

Description

Christbaumkerzen werden seit langem als Lichter-Schmuck verwendet. Seit vielen Jahren werden anstelle von Wachs- oder Stearinkerzen auch elektrische Lampen in Kerzenform verwendet. Solche Kerzen werden bisher praktisch ausschließlich als sogenannte Lichterketten ausgeführt. Darunter versteht man im wesentlichen eine Serienschaltung von vielen Lampen, deren Einzel-Brennspannung mal Anzahl einen direkten Anschluss an das elektrische Netz ermöglicht. Dadurch wird die Verdrahtung besonders einfach, allerdings ist die Anzahl der Lampen pro Lichterkette festgelegt; insbesondere müssen aufgrund der Serienschaltung stets alle Lampen gleichzeitig brennen.
Die von Kerze zu Kerze führende Kabelverbindung ist nicht nur unschön, sie ist auch störanfällig etwa gegen Stolpern, Abreißen usw. Außerdem liegt am Kabel einer direkt am Netz betriebenen Lichterkette zumindest an einem Ende stets die Netzspannung mit typisch 230V gegen Erde an. Diese mögliche Gefährdung kann zwar durch Trenntrafo, Fehlstromindikator und ähnliches beseitigt werden, liegt aber in aller Regel bei den preiswerten Lichterketten vor.
Seit wenigen Jahren sind Licht-emittierende Halbleiter-Dioden (LED's) verfügbar, die insbesondere auch für die Emission weißen Lichtes erhältlich sind. Der Wirkungsgrad derartiger Leuchtdioden ist um ein Vielfaches höher als jener der üblicherweise verwendeten Glühlämpchen. Beispielsweise sind bereits heute weiße LEDs verfügbar, die bei einer Spannung von 4 V und 25mA Stromaufnahme einen Lichtstrom über 7 cd liefern. Dadurch rücken Batterie-betriebene Christbaumkerzen in die praktische Realisierbarkeit, da sich mit handelsüblichen Komponenten sowohl eine sinnvolle Brenndauer, Helligkeit bei üblicher Größe, Abmessung und Gewicht erreichen lassen. Auf der seit kurzem gegebenen, preiswerten Verfügbarkeit derartiger LEDs setzt die vorliegende Erfindung auf.
Der Vorschlag sieht eine zylindrische, einer Kerze nachgebildete Lampe vor, die an ihrer Spitze eine oder mehrere hocheffiziente Leuchtdioden (weiß/gelb) trägt, die das emittierte Licht in eine opaque., einer üblichen Kerzenflamme nachgebildete Plastik-Stuktur abstrahlt. Diese nachgebildete „Flamme" kann entweder opaque sein, sie kann auch rote / gelbe oder dunklere Bereiche aufweisen, die etwa eine Dochtstruktur usw. imitieren.
Die benötigte Betriebsspannung einer weiß emittierenden LED liegt aus prinzipiellen physikalischen Gründen bei mindestens 3 bis 4V.
Dafür ist entweder eine Lithium-Batterie oder drei in Serie geschaltete NiH-Akkus oder ähnliches nötig.
Für den Energiespeicher spielt neben der Größe und Form vor allem auch das Gewicht eine zu beachtende Größe: Die elektrische Kerze soll ja in Form und auch Gewicht möglichst einer echten Christbaumkerze entsprechen. Weiters ist der Preis entscheidend.
Nach dem hier beschriebenen Vorschlag soll die benötigte Energie entweder durch eine Li-Ion-Zelle, durch drei in Reihe geschaltete NiCd- oder NiH-Akkuzellen oder vorzugsweise und aus Preisgründen durch nur eine einzige NiH-Monozelle (Größe AAA, ca. 9mm Durchmesser bei 40mm Länge, oder auch eine etwas größere Mignon-Zelle) erfolgen. In allen drei Fällen liegt die gespeicherte Energie im Bereich von typisch 500..900 mWh. Dies reicht für einen mehrstündigen Betrieb aus.
Bei Verwendung nur einer Zelle muss die Spannung dieser Zelle (1.2V) durch einen DC/DC-Wandler (Ladungspumpe) auf den zur Versorgung benötigten Wert von ca. 3.8V angehoben werden. Dafür sind elektronische Schaltkreise seit längerem verfügbar.
Die Kombination: eine einzige Monozelle plus Elektronik ist nach derzeitigen Gegebenheiten preiswerter als drei Zellen oder Li-Ion-Zelle. Dies gilt vor allem auch deshalb, weil eine effizient betriebene LED ohnedies eine geregelte Spannung bzw. einen genau limitierten Strom für ihren Betrieb benötigt. Ein elektronischer Schaltkreis kann dies am effizientesten gewährleisten.
Die Elektronik kann zusätzlich weitere Komponenten integriert enthalten: Dies ist zum einen eine Flacker-Automatik: Die Beleuchtungsstärke wird geringfügig und langperiodisch moduliert, um dem Eindruck einer natürlichen Kerze nahe zu kommen, Des weiteren kann eine Fernsteuerung integriert werden, die in der üblichen Weise mittels einer Infrarot-Photodiode oder auch mittels eines Ultraschall-Empfängers realisiert wird. Besonders preisgünstig ist die Realisierung mittels der als Massenprodukt ausgereiften Infrarot-Fernbedienung. Dabei kann als Empfangselement die opaque Flammen-Imitation dienen, die das Licht des IR-Senders auffängt und an eine Photodiode in der Kerze weiterleitet. Die in solchen Fernbedienungsstrecken übliche Modulation verhindert die Störung durch die weiße LED zuverlässig. Durch die Fernsteuerung wird ein extern bedienbarer Schalter zum Ein/Ausschalten vermieden.
Ebenfalls integriert werden soll eine Ladeautomatik. Da für die Erzeugung eines möglichst hellen, einer üblichen Wachskerze gleichkommenden Lichteindrucks eine elektrische Energie von typisch etwa 50..150mW nötig ist, ist der Betrieb mittels Akku sinnvoller als derjenige an einer Primärzelle. Die Ladeautomatik soll das Laden dieses in der Kerze befindlichen Akkus kontaktlos über ein HF-Netzteil (typisch 100kHz) ohne galvanische Verbindung, also kontaktlos ermöglichen. Dadurch können die Kerzen hermetisch dicht ausgeführt werden. Der in den elektronischen Schaltkreis integrierte Mehraufwand ist geringer als jener für eine Ausführung mit Kontakten, Öffnungen usw. Ähnliches ist derzeit bereits etwa bei elektrischen Zahnbürsten Standard. Für die Aufnahme der Energie ist eine im wesentlichen um die Monozelle gelegte Spule vorgesehen, die die Energie einem HF-Feld eines Ladegerätes entnimmt. Das Strukturmaterial des Akkus besteht aus Metall und würde das HF-Feld der Aufnahme-Spule kurzschließen oder erheblich dämpfen; um dies zu verhindern ist eine dem Fachmann bekannte magnetische Abschirmung (amorphe Eisen-Folie) vorgesehen.
Eine derartige elektrische, Batterie-betriebene Christbaumkerze weist folgende Vorzüge auf:

– Keine Brandgefahr
– Kein Vertropfen von Wachs
– Keine unschön wirkenden Kabel
– Keine Gefährdung durch 230V, wenn etwa der Baum umfällt, Kabel reißt, usw.
– Hermetisch dichte Kerzen, gefahrloser Betrieb im Freien, bei Feuchtigkeit
– Die Anzahl der Kerzen ist nicht festgelegt, Kerzen können einzeln verwendet werden
s– Flackern ist möglich, wenn erwünscht
– Separates Einschalten der einzelnen Kerzen, wenn eine Fernbedienung implementiert ist

Nachteilig ist der im Vergleich zu in Serie geschalteten Glühbirnen höhere Preis einer solchen Kerze, der derzeit bei einem Herstellungspreis von typisch 2 bis 3 Euro liegt, mit allerdings fallender Tendenz.
In der vorliegenden Beschreibung wird im wesentlichen auf eine „Christbaumkerze" eingegangen. Es ist jedoch klar, dass auch andere, üblicherweise mit Kerzen realisierte Beleuchtungen wie etwa Geburtstags-Kuchen, Adventskränze, Tisch-Beleuchtungen, Party-Beleuchtungen, rituell-religiöse Beleuchtungen in anderen Kulturkreisen mittels der hier beschriebenen kabellosen elektrischen Kerzen vorteilhaft realisiert werden können.
Figur
Die angefügte 1 zeigt

Links: den internen Aufbau der Kerze
Rechts: ein mögliches Blockschaltbild mit Lade-Spule, LED, Photodiode, Integriertem Schaltkreis, Akku
Unten: ein induktiv wirkendes, kontaktloses Ladegerät, in das die Kerzen zum Ladevorgang gelegt werden

Claims

Elektrische Leuchteinrichtung, insbesondere in Form einer nachgebildeten „Christbaumkerze", die einen elektrisch betriebenen Licht-Emitter, einen Energiespeicher, und ein einer Flamme nachgebildetes Emissionsgebiet aufweist.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1, bei der die elektrische Energie einem Akku entstammt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, bei dem die nötige Spannung aus einer Einzelzelle entnommen und durch eine elektronische Schaltung auf die erforderliche Betriebsspannung gebracht wird.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Umwandlung in Licht durch eine im wesentlichen weiße LED erfolgt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der die Umwandlung in Licht durch einen elektrolumineszenten Lichtemitter auf anorgansicher oder organischer Basis (OLED) erfolgt,
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3 und 4, bei der die Umwandlung in Licht durch mehrere, auch verschiedenfarbige LEDs erfolgt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, bei der das emittierte Licht in einen im wesentlichen konusförmigen transparenten und gegebenenfalls oberflächen-mattierten Leuchtkörper abgegeben wird, der den Eindruck einer Kerzenflamme vermittelt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der der Akku im Inneren der „Kerze" durch eine kontaktlose, im wesentlichen induktive Energieübertragung aufgeladen wird.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, bei der der Akku mittels Kontakten aufgeladen wird.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 sowie 4 bis 7, bei der der Energiespeicher entweder eine Primärzelle oder ein Akku ist, der zum Laden oder Erneuern aus der Leuchteinrichtung entfernt werden kann.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, bei der eine Fernsteuerung mittels moduliertem Infrarot-Licht erfolgt, die den Anschalt und auch Ausschaltvorgang vornimmt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 10, bei der eine Fernsteuerung mittels Ultraschall erfolgt, die den Anschalt- und auch Ausschaltvorgang vornimmt.
Leuchteinrichtung nach Anspruch 1 bis 10 sowie 11 oder 12, bei mittels elektronischer Schaltung ein langperiodisches Flackern der „Kerze" imitiert wird.