DE3634156A1 - Flaechenleuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flächenleuchte mit einem Gehäuse und mit mehreren, in dem Gehäuse nebeneinander angeordneten, im wesentlichen in gleicher Richtung abstrahlenden Reflektor­ lampen.

Flächenleuchten dieser Art sind bekannt. Sie sind vergleichs­ weise groß und haben eine hohe Wärmeentwicklung. Dies ist ins­ besondere zur Ausleuchtung mittelgroßer Flächen von beispiels­ weise 2 bis 10 m² für fotografische Aufnahmen unerwünscht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine vergleichsweise kleine Flächenleuchte anzugeben, die das Licht relativ konzentriert, dennoch aber flächig erzeugt und in Lichtabstrahlrichtung nur eine geringe Wärmeabstrahlung hat. Die Flächenleuchte soll sich insbesondere zur Ausleuchtung mittelgroßer Flächen von beispielsweise 2 bis 10 m² eignen und hierbei kontrastreiches Licht, insbesondere für makrofotografische Aufnahmen, erzeu­ gen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Reflektorlampen als Niederspannungs-Halogenlampen ausgebildet sind und jeweils einen für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässigen Kaltlichtspiegelreflektor aufweisen. Die Ab­ messungen solcher Reflektorlampen sind vergleichsweise klein, so daß eine große Anzahl auf engem Raum für eine vergleichs­ weise konzentrierte, dennoch aber flächige Lichtabgabe unter­ gebracht werden kann. Aufgrund der Kaltlichtspiegelreflektoren wird ein beachtlicher Teil der Wärme nach hinten abgestrahlt, so daß die Wärmebelastung der Aufnahmeobjekte vergleichsweise gering bleibt. Die Verwendung zusätzlicher Wärmeschutzfilter oder dergleichen erübrigt sich.

Das Gehäuse hat nicht nur die Aufgabe die Reflektorlampen zu schützen, sondern auch für die Wärmeabfuhr der durch die Kaltlichtspiegelreflektoren hindurchtretenden Wärmestrahlung zu sorgen, wobei es die Wärmeabstrahlung nach vorn durch eine mit Lichtdurchtrittsöffnungen für die dahintersitzenden Re­ flektorlampen versehene Frontplatte unterbindet. Das Gehäuse wird vorzugsweise durch einen in dem Gehäuse angeordneten Kühlluftventilator zwangsbelüftet und hat hierzu Luftzirku­ lationsöffnungen. Insbesondere die auf der Oberseite des Gehäuses vorgesehenen Luftzirkulationsöffnungen sind als zu­ einander parallele Schlitze ausgebildet, zwischen welchen zusätzliche, nach außen abstehende Kühlrippen vorgesehen sind. Weitere Kühlrippen können an anderen Stellen des Gehäuses vor­ gesehen sein.

Die Reflektorlampen sind zweckmäßigerweise in wenigstens drei parallelen Reihen nebeneinander angeordnet, wobei benachbarte Reihen jeweils um den halben Abstand, den die Reflektorlampen innerhalb der Reihen haben, in Richtung der Reihen gegen­ einander versetzt sind. Auf diese Weise lassen sich besonders enge Abstände zwischen den Reflektorlampen und damit eine hohe Leuchtdichte bei zugleich kompaktem Aufbau erzielen. Vorzugs­ weise sind die Abstände so bemessen, daß sämtliche Reflektor­ lampen gleiche Abstände voneinander haben.

Die Niederspannungs-Halogenlampen sind für eine Lampen-Nenn­ spannung bemessen, die üblicherweise beträchtlich unter der Netzspannung des Stromnetzes liegt, aus dem die Flächenleuchte betrieben wird. Zur Minderung der Betriebsspannung werden üblicherweise Vorschaltwiderstände oder aber Transformatoren eingesetzt. Unter einem anderen Aspekt der Erfindung, der auch bei Reflektorlampen ohne Kaltlichtspiegelreflektor anwendbar ist, werden die als Niederspannungs-Halogenlampen ausgebildeten Reflektorlampen elektrisch in Serie geschaltet und für eine Lampen-Nennspannung bemessen, die in der Größenordnung der Netzspannung geteilt durch die Anzahl der in Serie geschalte­ ten Reflektorlampen liegt. Auf diese Weise erübrigen sich netzspannungsmindernde Bauelemente, wie z. B. kostspielige Transformatoren oder Verlustwärme erzeugende Vorschaltwider­ stände.

Bei in Serie geschalteten Reflektorlampen führt der Leucht­ wendelbruch einer der Reflektorlampen zum Ausfall der gesam­ ten Flächenleuchte, wenn keine zusätzlichen Maßnahmen getrof­ fen werden. Zudem ist es kaum mehr möglich, die defekte Reflektorlampe zu lokalisieren, da Wendelrisse optisch nur schwer erkennbar sind.

Der Leuchtwendelbruch läßt sich daran erkennen, daß die an den Anschlüssen der Reflektorlampe meßbare Spannungsabfall bei durchgebrannter Lampe auf den Wert der Netzspannung ansteigt. Für manche Anwendungsfälle genügt es, wenn jeder Reflektor­ lampe eine zusätzliche Signallampe, beispielsweise in Form einer Glimmlampe oder einer erst bei hohen Eingangsspannungen aufleuchtenden Leuchtdiodenschaltung parallelgeschaltet ist. Die Signallampe leuchtet bei intakter Reflektorlampe nicht auf, jedoch im Falle des Wendelbruchs dieser Lampe.

Um zu verhindern, daß der Wendelbruch einer einzigen Reflek­ torlampe zum Ausfall der gesamten Flächenleuchte führt, ist in einer bevorzugten Ausführungsform jeder Reflektorlampe eine auf die Spannung an der Lampe ansprechende Überbrückungsschaltung parallel geschaltet, die bei Anstieg der Spannung an der Lampe infolge eines Leuchtwendelbruchs die Reflektorlampe kurzschließt. Da die Flächenleuchte eine große Anzahl Reflektorlampen, bei­ spielsweise 10 Reflektorlampen umfaßt, kann der Aufnahmebetrieb fortgeführt werden, ohne die ausgebrannte Reflektorlampe wechseln zu müssen.

Halogenlampen sind verhältnismäßig empfindlich gegen Überspan­ nung. Durch das Kurzschließen der ausgebrannten Lampe erhöht sich die Spannung an den übrigen Lampen. Um die Mehrbe­ lastung der intakten Lampen bei Ausfall einer oder mehrerer Lampen zu vermindern und zu begrenzen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung für Flächenleuchten, die aus einem Wechselspannungsnetz gespeist werden sollen, vorgesehen, daß die Überbrückungsschaltung als Phasenanschnittsteuerung ausgebildet ist, deren steuerbarer Halbleiterschalter mit seiner Schalterstrecke der Reflektorlampe parallelgeschaltet ist und mit seiner Steuerelektrode an eine auf die Spannung an der Reflektorlampe ansprechende Schwellwertschaltung ange­ schlossen ist. Solange die Lampe intakt ist, reicht der Span­ nungsabfall an der Lampe nicht zur Zündung des vorzugsweise als Triac ausgebildeten Halbleiterschalters aus. Bei ausge­ brannter Lampe steigt jedoch der Spannungsabfall an der Lampe entsprechend der Netzwechselspannung auf Werte an, die zur Zündung des Halbleiterschalters und damit zum Kurzschließen der ausgebrannten Lampe ausreichen. Die vorstehend erläuterte Überbrückungsschaltung hat darüberhinaus den Vorteil, daß sie selbsttätig die Leistung der übrigen, noch intakten Lampen mindert, nachdem der zur ausgebrannten Lampe parallelge­ schaltete Halbleiterschalter verzögert zündet. Die Zeitver­ zögerung wird durch die Ansprechschwelle der Schwellwert­ schaltung bestimmt und so festgelegt, daß die Leistung der intakten Lampen konstant bleibt oder zumindest nur in zuläs­ sigen Grenzen erhöht wird. Die als Phasenanschnittsteuerung ausgebildete Überbrückungsschaltung hat ferner den Vorteil, daß auch bei mehreren ausgebrannten Lampen eine Überlastung der intakten Lampen vermieden werden kann. Durch geeignete Bemessung der Schwellwertschaltung läßt sich zudem erreichen, daß bei Überschreiten einer vorbestimmten Anzahl ausgebrannter Lampen die Zündung der Halbleiterschalter unterbleibt.

In einer besonders einfachen Ausgestaltung der vorstehend erläuterten Phasenanschnittsteuerung weist die Schwellwert­ schaltung eine der Reflektorlampe parallel geschaltete Wider­ stands-Spannungsteilerschaltung auf, deren Teileranschluß über eine Diode, vorzugsweise einen Diac, an die Steuerelek­ trode angeschlossen ist.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer Flächenleuchte;

Fig. 2 eine Schnittansicht der Flächenleuchte, gesehen entlang einer Linie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 ein Schaltbild der Flächenleuchte.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Flächenleuchte um­ faßt ein aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung gegossenes Gehäuse 1, dessen Vorderseite von einer abnehmbar befestigten Frontplatte 3 abgedeckt ist. Auf der Vorderseite sind ferner Einschubleisten 5 für Filterscheiben befestigt. Die Einschubleisten 5 tragen schwenkbare Lichttorflügel 7. Das Gehäuse 1 ist schwenkbar an einem Schwenkbügel 9 befestigt.

Im Inneren des Gehäuses 1 sind mehrere Niederspannungs-Halogen­ lampen 11 in Fassungen 13 eines gemeinsamen Fassungsträgers 15 an dem Gehäuse 1 befestigt. Die Lampen 11 sitzen jeweils hinter Lichtdurchtrittsöffnungen 17 der Frontplatte 3 und strahlen im wesentlichen in gleicher Richtung ab. Die Lampen 11 sind in mehreren Reihen nebeneinander angeordnet, wobei die Reihen jeweils um den halben Abstand, den die Lampen 11 innerhalb der Reihen haben, in Reihenrichtung gegeneinander versetzt sind. Sämtliche Lampen 11 haben jeweils gleichen Abstand voneinander. Auf diese Weise läßt sich bei geringen Abmessungen der Front­ platte 3 eine hohe Anzahl Lampen nebeneinander unterbringen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind 3 Reihen von Lampen 11 vorgesehen, wobei in der mittleren Reihe 4 Lampen und in den beiden äußeren Reihen jeweils 3 Lampen mittensymetrisch ange­ ordnet sind. Die Leuchtfläche der Flächenleuchte ist damit ver­ gleichsweise kompakt und ermöglicht kontrastreiche Beleuchtung.

Die Lampen 11 haben jeweils einen zumindest teilweise für Wärmestrahlung durchlässigen Kaltlichtspiegelreflektor 18, mit dem sie jeweils zu einer Baueinheit integriert sind. Ein Großteil der Wärmestrahlung wird damit durch den Reflektor 18 hindurch in das Gehäuseinnere abgegeben. Die Wärmestrahlung durch die Durchtrittsöffnungen 17 nach vorne ist vergleichs­ weise gering, womit unerwünschte Erwärmung von Aufnahmeob­ jekten bei Foto- und Filmaufnahmen weitgehend vermieden wird. Zur Wärmeabfuhr ist das Gehäuse 1 mit einer Vielzahl Kühl­ rippen 19, insbesondere an seiner Oberseite, versehen. Die Höhe der Kühlrippen 19 ist zur Erhöhung ihrer Wärmeabfuhr­ leistung beträchtlich größer als ihre Dicke. Zwischen den Kühl­ rippen 19 erstrecken sich Lüftungsschlitze 21. Weitere Lüftungs­ schlitze 23 sind an der Unterseite des Gehäuses 1 am Eingang eines im Inneren des Gehäuses 1 angeordneten Kühlluftgebläses 25 vorgesehen. Das Kühlluftgebläse 25 sorgt für eine Zwangs­ belüftung des Gehäuses 1. Im Bereich der Rückwand des Gehäuses 1 sind von außen zugängliche Bedienungsschalter 27 sowie eine innerhalb des Gehäuses 1 angeordnete Schaltungsplatine 29 mit Bauelementen einer nachfolgend noch näher erläuterten Steuer­ schaltung zur Überbrückung ausgebrannter Lampen 11.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten der elektrischen Schaltung der Flächenleuchte. Die Wendel der Lampen 11 sind in Serie ge­ schaltet und in Serie zu einer Netzdrossel 31, einem Serien- Vorwiderstand 33, einer Sicherung 35 und einem Hauptschalter 37 an ein Wechselspannungsnetz anschließbar. Die Lampen 11 sind für eine Nennspannung ausgelegt, die im wesentlichen gleich der Netzspannung dividiert durch die Anzahl der in Serie geschalteten Lampen 11 ist. Der Vorwiderstand 33 hat die Aufgabe, den beim Einschalten aufgrund des vergleichsweise geringen Kaltwiderstands der Lampen 11 auftretenden Stromstoß zu begrenzen. Sein Widerstand ist so bemessen, daß er etwas größer als der Kaltwiderstand der in Serie geschalteten Lampen 11 ist, jedoch beträchtlich kleiner ist als der Warm­ widerstand dieser Serienschaltung. Beispielsweise hat der vorwiderstand 33 etwa 2,8 Ohm bei einem Kaltwiderstand der Serienschaltung der Lampen 11 von 1 bis 2 Ohm und einem Warmwiderstand der Serienschaltung von etwa 30 Ohm. Die Netzdrossel 31 verhindert in Verbindung mit Entstörkonden­ satoren 39, 41, 43 in einer üblichen Entstörschaltung Funk­ störungen. Der über einen Schalter 45 gesondert einschalt­ bare Elektromotor des Lüftergebläses 25 ist bei 47 darge­ stellt.

Um im Falle eines Wendelbruchs das Ausfallen der gesamten Flächenleuchte zu verhindern, ist jeder Lampe 11 ein Triac 49 mit seiner Hauptstrecke parallel geschaltet. Mit seiner Steuer­ elektrode 51 ist jeder Triac 49 über einen Diac 53 an den Teileranschluß 55 einer aus zwei in Serie geschalteten Wider­ ständen 57, 59 bestehenden, ebenfalls der zugeordneten Lampe 11 parallelgeschalteten Spannungsteilerschaltung angeschlossen. Die Komponenten 49 bis 59 bilden eine Überbrückungsschaltung in Form einer Phasenanschnittsteuerung, die bei Wendelbruch der parallelgeschalteten Lampe 11 zeitverzögert einen Neben­ schluß-Stromweg zu den Anschlüssen der ausgebrannten Lampe 11 für die intakten Lampen 11 ermöglicht.

Die Überbrückungsschaltung arbeitet wie folgt:

Der Triac 49 zündet, wenn das Potential an seiner Steuerelek­ trode 51 einen vorbestimmten, auf das Potential einer seiner beiden Hauptelektroden bezogenen Wert übersteigt. Das Potential am Teileranschluß 55 wird durch den Spannungsabfall zwischen den beiden Anschlüssen der Lampe 11 bestimmt und ändert sich zeit­ lich mit der Netzwechselspannung. Die Amplitude des Wechsel­ spannungspotentials am Teileranschluß 55 ist bei intakter Lampe 11 klein. Es ist groß bei Wendelbruch der Lampe 11. Der Diac 53 sorgt in beiden Halbwellen der Wechselspannung für eine Potentialschwelle vorbestimmter Größe, die größer ist als das Trägerpotential des ebenfalls polaritätsunabhängig zündbaren Triacs 49. Die Widerstände 59 und 57 sind so be­ messen, daß bei intakter Lampe 11 das Wechselspannungspoten­ tial am Teileranschluß 55 zu keinem Zeitpunkt der Wechsel­ spannungsperiode für die Zündung des Triacs 49 ausreicht. Bei Wendelbruch der Lampe 11 hingegen steigt das Wechsel­ spannungspotential während jeder Halbwelle auf einen für die Zündung des Triacs 49 ausreichenden Wert an, womit der Triac 49 für den Rest der Halbwelle zündet und einen Stromweg für die intakten Lampen 11 im Nebenschluß zur ausgebrannten Lampe 11 bildet. Da der Triac 49 aufgrund der zeitverzögerten Zündung lediglich während eines Teils der Halbperiode Strom führt, wird die mittlere Leistung der intakten Lampen 11 vermindert, trotzdem sich die an den einzelnen intakten Lampen 11 anliegenden Spannungen aufgrund des Ausfalls der ausgebrannten Lampe 11 erhöht haben. Nachdem die den einzel­ nen Lampen 11 zugeordneten Phasenanschnittsteuerungen die Leistung der intakten Lampen mit wachsender Anzahl ausfallender Lampen herunterregeln, schaltet sich die Flächenleuchte nach Erreichen einer vorbestimmten Anzahl ausgefallener Lampen selbsttätig ab. Um die Schalteigenschaften der durch die Kom­ ponenten 53, 57, 59 gebildeten Schwellwertschaltung zu ver­ bessern, kann einem der Widerstände 57 oder 59, hier dem Wider­ stand 59, welcher dem Steuereingang des Triacs 49 über den Diac 53 parallel geschaltet ist, ein Kondensator 61 parallel ge­ schaltet sein, wie dies in Fig. 3 gestrichelt angedeutet ist.

Die vorstehend erläuterte Flächenleuchte eignet sich insbeson­ dere zum Ausleuchten mittelgroßer Flächen von etwa 2 bis 10 m² und damit insbesondere für Makrofilm- oder Fotoaufnahmen. Sie ist, nachdem sie keine Transformatoren oder dergleichen benötigt, leicht und handlich und hat in Beleuchtungsrichtung eine ver­ gleichsweise geringe Wärmeabstrahlung. Insbesondere bei Verwen­ dung von Lampen mit Facettenspiegel wird eine kontrastreiche Beleuchtung erzielt.

Claims (15)

1. Flächenleuchte, mit einem Gehäuse (1) und mit mehreren, in dem Gehäuse (1) nebeneinander angeordneten, im wesent­ lichen in gleicher Richtung abstrahlenden Reflektorlampen (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorlampen als Niederspannungs-Halogenlampen (11) ausgebildet sind und jeweils einen für Wärmestrahlung zumindest teilweise durchlässigen Kaltlichtspiegelreflek­ tor (18) aufweisen.

2. Flächenleuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in Abstrahlrichtung durch eine mit Lichtdurchtritts­ öffnungen (1) versehene Frontplatte (3) verschlossen ist, wobei die Reflektorlampen (11) hinter den Lichtdurchlaß­ öffnungen (17) im wesentlichen vollständig innerhalb des Gehäuses angeordnet sind.

3. Flächenleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) Luftzirkulationsöffnungen (21, 23) aufweist, von denen zumindest ein Teil auf der Oberseite des Gehäuses (1) vorgesehen ist und die Form zueinander paralleler Schlitze (21) hat, die durch Kühlrippen voneinander getrennt sind, wobei die Rippenbreite quer zur Schlitz­ längsrichtung kleiner ist als die Rippenhöhe.

4. Flächenleuchte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des Gehäuses (1) ein Kühlluftventilator (25) angeordnet ist.

5. Flächenleuchte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorlampen (11) in wenigstens drei parallelen Reihen nebeneinander angeordnet sind, wobei benachbarte Reihen jeweils um den halben Abstand, den die Reflektor­ lampen (11) innerhalb der Reihen haben, in Richtung der Reihen gegeneinander versetzt sind.

6. Flächenleuchte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß drei Reihen vor­ gesehen sind, von denen die mittlere Reihe vier Reflek­ torlampen (11) und die beiden äußeren Reihen jeweils drei Reflektorlampen (11) umfassen.

7. Flächenleuchte nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Reflektor­ lampen (11) gleiche Abstände voneinander haben.

8. Flächenleuchte, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, zur Speisung aus einem Stromnetz mit vorbe­ stimmter Netzspannung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die als Niederspannungs-Halogen­ lampen ausgebildeten Reflektorlampen (11) elektrisch in Serie geschaltet und für eine Lampen-Netzspannung bemessen sind, die in der Größenordnung der Netzspannung, geteilt durch die Anzahl der in Serie geschalteten Reflektorlam­ pen (11) liegt.

9. Flächenleuchte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Reflektor­ lampe (11) eine auf die Spannung an der Lampe ansprechende Überbrückungsschaltung (49-59) parallel geschaltet ist, die bei Anstieg der Spannung an der Lampe infolge eines Leuchtwandelbruchs die Reflektorlampe (11) kurz­ schließt.

10. Flächenleuchte nach Anspruch 9 zur Speisung aus einem Wechselstromnetz, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überbrückungsschaltung als Phasenanschnittsteuerung (49-59) ausgebildet ist, deren steuerbarer Halbleiterschalter (49) mit seiner Schalterstrecke der Reflektorlampe (11) parallel ge­ schaltet ist und mit seiner Steuerelektrode (51) an eine auf die Spannung an der Reflektorlampe (11) ansprechende Schwellwertschaltung (53-59) angeschlossen ist.

11. Flächenleuchte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter­ schalter als Triac (49) ausgebildet ist.

12. Flächenleuchte nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellwertschaltung eine der Reflektorlampe (11) parallelgeschaltete Widerstands-Spannungsteilerschal­ tung (57, 59) aufweist, deren Teileranschluß (55) über eine Diode (53) an die Steuerelektrode (51) angeschlossen ist.

13. Flächenleuchte nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode als Diac (53) ausgebildet ist.

14. Flächenleuchte nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Widerstände der Spannungsteilerschaltung (57, 59) ein Kondensator (61) parallel geschaltet ist.

15. Flächenleuchte nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Serienschaltung der Reflektorlampen (11) in Serie zu einem Vorwiderstand (33) geschaltet ist, dessen Widerstandswert etwa gleich oder größer als der Kalt­ widerstand der Serienschaltung der Reflektorlampen (11) und kleiner als der Warmwiderstand der Serienschaltung der Reflektorlampen (11) ist.