DE10123541A1 - Taschenlampe und Verwendung einer Taschenlampe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine tragbare Lampe, insbesondere eine Taschenlampe, mit einem Gehäuse, mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Energieversorgung, mit einer in einem Hohlreflektor des Gehäuses angeordneten und von der Energieversorgung gespeisten Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle ist hier als HID-Lampe (High Intensity Discharge) ausgebildet. Ferner ist eine Zündeinrichtung vorgesehen, über die die HID-Lampe einschaltbar ist. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer HID-Lampe.

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Lampe und insbesondere eine Taschenlampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, d. h. eine Lampe mit einem Gehäuse, mit einer im Inneren des Gehäuses angeordneten Energieversorgung und mit einer in einem Hohlreflektor des Gehäuses angeordneten und von der Energieversorgung gespeisten Strahlungsquelle. Ferner be­ trifft die Erfindung eine Verwendung der Taschenlampe.

Derartige tragbare Lampen sind in einer Vielzahl von Ausfüh­ rungen allgemein bekannt, so dass auf eine detaillierte Be­ schreibung des Aufbaus und der Funktionsweise nachfolgend verzichtet werden kann. Unter tragbaren Lampen werden nach­ folgend solche Lampen verstanden, deren Energieversorgung - beispielsweise eine Batterie oder ein Akku - sich im Inneren des Lampengehäuses befindet und die somit auch ohne externe Anschlüsse funktionsfähig sind. Eine tragbare Lampe kann bei­ spielsweise als Taschenlampe ausgebildet sein, anhand der die Erfindung nachfolgend beschrieben wird, ohne jedoch die Er­ findung auf eine als Taschenlampe ausgebildete, tragbare Lam­ pe zu beschränken.

Bisherige Konstruktionen von Taschenlampen benutzen als Leuchtkörper herkömmliche Glühbirnen oder Neonlampen bzw. neuartige Halogenlampen, die zwar verhältnismäßig kostengüns­ tig sind, jedoch einen sehr hohen Energiebedarf aufweisen. Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme dieser Leuchtkörper ist die Gefahr relativ groß, dass die Batterien oder Akkus wäh­ rend des Einsatzes der Taschenlampe vollständig entladen wer­ den. Insbesondere in Notfallsituationen, beispielsweise bei einem Verkehrsunfall oder einem Motorschaden bei Nacht, ist aber ein zuverlässiges Funktionieren der Lampe äußerst wich­ tig und sollte unter allen Umständen sicher gestellt sein.

Darüber hinaus ist der Aufwand des regelmäßigen bzw. recht­ zeitigen Aufladens der Akkus bzw. die Anschaffung neuer Bat­ terien nicht zu vernachlässigen und im letztgenannten Fall, insbesondere unter dem Aspekt des Umweltschutzes, problema­ tisch. Im ersteren Fall sind häufig sehr lange Aufladezeiten für das Nachladen der Akkus erforderlich, was dort, wo kein stationäres Energieversorgungsnetz zur Verfügung steht, nicht immer möglich ist.

Eine weitaus bedeutendere und häufig gestellte Anforderung ist die Helligkeit des von den verwendeten Leuchtkörpern aus­ gestrahlten Lichts. Sollte die Leuchtkraft derartiger Ta­ schenlampen nicht ausreichen, wird vielfach die Leistung der entsprechenden Lampen erhöht, was gleichermaßen jedoch einen erhöhten Energieverbrauch und somit eine geringere Nutzungs­ dauer der Taschenlampe zur Folge hat. Selbst bei einer maxi­ malen Auslegung der bisher verwendeten Leuchtkörper für Ta­ schenlampen strahlen diese Taschenlampen eine für viele An­ wendungen nicht ausreichende Helligkeit aus.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Taschenlampe anzugeben, die Licht mit hö­ herer Leuchtkraft ausstrahlt und nichtsdestotrotz gleichzei­ tig einen geringen Energieverbrauch aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Taschenlampe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Verwendung der Taschenlampe gemäß Patentanspruch 8 gelöst.

Demgemäß ist eine gattungsgemäße Taschenlampe vorgesehen, de­ ren Strahlungsquelle als sogenannte HID-Lampe ausgebildet ist und die eine Zündeinrichtung aufweist, über die die HID-Lampe einschaltbar ist.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine sogenannte HID-Lampe (englisch: High-Intensity- Discharge) in tragbaren Beleuchtungsgeräten, wie z. B. Taschenlampen, einzusetzen. HID-Lampen zeichnen sich in einer im Vergleich zu herkömmlichen Lampen erheblich höheren Leuchtkraft und somit größerer Helligkeit aus, wobei sie gleichermaßen einen gegenüber bekannten Lampen verringerten Energieverbrauch aufweisen. Insbesondere weisen HID-Lampen zwar eine sehr hohe Betriebsspannung von typischerweise etwa 300 V auf, da sie jedoch einen sehr geringen Strom benötigen, weisen sie eine minimale Leistungsaufnahme und minimale Ver­ lustwärme auf. HID-Lampen weisen gegenüber herkömmlichen Lam­ pen, wie Glühlampen oder Halogenlampen, jedoch eine um den Faktor 2 bis 3 höhere Helligkeit auf. Beim Einsatz von HID- Lampen in tragbaren Beleuchtungsgeräten kann die Betriebsdau­ er bei Verwendung von Batterien oder einer Ladung eines Akku­ mulators bei größerer Helligkeit signifikant verlängert wer­ den - typischerweise um den Faktor 2. Ursache hierfür ist die sehr gute Effizienz der HID-Lampe gegenüber herkömmlichen Lampen, da sie über eine Ansteuerschaltung verfügen, die eine optimale Ansteuerung und somit einen optimalen Leistungs­ verbrauch der Lampe gewährleistet.

HID-Lampen sind aber sehr teuer in der Anschaffung. Darüber hinaus ist für die HID-Lampe eine eigens vorgesehene Ansteu­ erschaltung und ein Transformator erforderlich. Aus diesen Gründen werden HID-Lampen zumeist lediglich in PKWs der Lu­ xusklassen bzw. als Sonderausstattung in PKws angeboten. Die Ausstattung von tragbaren Beleuchtungsgeräten und Taschenlam­ pen mit HID-Lampen wurden bislang erst gar nicht in Erwägung gezogen, da der im Vergleich zu herkömmlichen Lampen um eini­ ge Faktoren höhere Anschaffungspreis der HID-Lampe in Verbin­ dung mit dem zusätzlichen Schaltungsaufwand für dessen An­ steuerung und Zündung die Taschenlampen derart verteuern wür­ de, dass diese Taschenlampen für den normalen Gebrauch unatt­ raktiv wären. Allerdings tritt bei bestimmten Anwendungen der Kostenfaktor gegenüber anderen Anforderungen einer Taschen­ lampe in den Hintergrund. Diese anderen Anforderungen sind beispielsweise der Bedarf an einer sehr hohen Helligkeit und/oder einer hohen Batterielebensdauer. Denkbare Anwendungsgebiete hierfür bzw. Anwender solcher Taschenlampen sind beispielsweise Notärzte, Polizei, etc. die im Notfall bei Dunkelheit auf eine verlässliche Taschenlampe mit maximaler Helligkeit angewiesen sind. Eine weitere denkbare Anwendung solcher Taschenlampen ist der Einsatz unter Tage bzw. unter Wasser, wo naturgemäß ein Wechsel der Batterien bzw. Akkus nicht oder sehr schwer möglich ist und wo darüber hinaus eine sehr hohe Helligkeit gefordert ist.

Bei diesen Anwendungsgebieten tritt der Kostenaufwand, die der Einsatz einer HID-Lampe gegenüber herkömmlichen Lampen mit sich bringt, in den Hintergrund. Der Anwender zieht hier eine verhältnismäßig teure HID-Lampe mit hoher Helligkeit und geringem Energieverbrauch einer herkömmlichen Lampe mit geringer Hel­ ligkeit vor.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen und der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer stabförmigen Taschenlampe mit einer Teilquerschnittsansicht des Taschenlampen­ kopfes;

Fig. 2 in einem Blockschaltbild eine erfindungsgemäße Ta­ schenlampenanordnung mit HID-Lampe;

Fig. 3 in einem Schaltbild eine detaillierte Anordnung der erfindungsgemäßen Ansteuerung der HID-Lampe.

In allen Figuren der Zeichnung sind gleiche bzw. funktions­ gleiche Elemente und Signale - sofern nichts anderes erwähnt ist - mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht eine stabförmig ausge­ bildete Taschenlampe mit Teilquerschnittsansicht des Taschen­ lampenkopfes. In Fig. 1 ist mit 1 eine Taschenlampe bezeich­ net. Die Taschenlampe 1 besitzt einen stabförmigen Lampenkör­ per 2 sowie einen Lampenkopf 3, in dem ein Reflektor 4 ange­ ordnet ist. Die Taschenlampe 1 weist ferner ein Gehäuse 5 auf, in dem ein Ein/Ausschalter 7 zum Ein- und Ausschalten der Taschenlampe 1 angebracht ist.

Taschenlampen der in Fig. 1 gezeigten Art werden meist über eine interne Spannungsversorgung mit Spannung versorgt. Hier­ zu sind meist kleine Akkumulatoren oder Batterien 8 vorgese­ hen. Zur Aufnahme der Akkus oder Batterien 8 besitzt das Ge­ häuseinnere im Bereich des Lampenkörpers 2 entsprechend aus­ gebildete Batterieaufnahmeräume. Statt einem Akku oder einer Batterie könnte beispielsweise auch eine Brennstoffzelle oder dergleichen zum Einsatz komen. Alternativ dazu sind auch Ta­ schenlampen bzw. tragbare Lampen bekannt, die über eine ex­ terne Spannungsversorgung gespeist werden, z. B. über eine Autobatterie, deren Spannung an einer im PKW-Innenraum ange­ ordneten Buchse - beispielsweise einer Buchse für den Ziga­ rettenanzünder - abgegriffen werden kann.

Erfindungsgemäß wird bei der Taschenlampe nach Fig. 1 eine HID-Lampe (High-Intensity-Discharge) 6 verwendet. Die HID- Lampe 6 ist im Bereich des Lampenkopfes 3 im Reflektor 4 an­ geordnet, so dass das von der HID-Lampe 6 abgestrahlte Licht durch den Reflektor 4 nach einer Seite hin gebündelt und so­ mit fokussiert wird.

Für den Normalbetrieb einer HID-Lampe 6 ist im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen oder Halogenlampen eine sehr viel höhere Betriebsspannung erforderlich. Hinzu kommt, dass beim Einschalten der HID-Lampe noch eine sehr viel höhere, soge­ nannte Zündspannung erforderlich ist. Diese Versorgungsspan­ nung und Zündspannung sind typischerweise sehr viel größer als die von den Batterien 8 bereitgestellte Gleichspannung. Somit ist eine Anordnung erforderlich, die aus der Batterie­ gleichspannung die für den Betrieb der HID-Lampe 6 erforder­ liche Betriebsspannung bzw. die zum Einschalten der HID-Lampe erforderlichen Zündspannung erzeugt. Hierzu sind eine in Fig. 1 mit Bezugszeichen 9 bezeichnete Transformatoranordnung zum Hochtransformieren der Batteriegleichspannung sowie eine Leistungselektronikanordnung zur Steuerung der abgegebenen Leistung erforderlich.

Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Ta­ schenlampe mit einer Ansteuerschaltung und einer Zündeinrich­ tung für eine HID-Lampe.

In Fig. 2 ist mit 10 eine Gleichspannungsquelle - beispiels­ weise eine Batterie oder ein Akku - bezeichnet, die eine Bat­ teriegleichspannung 11 bereit stellt. Die Gleichspannungs­ quelle 10 ist ausgangsseitig mit einem DC/DC-Wandler 12 ver­ bunden, dem somit die Batteriegleichspannung 11 zuführbar ist. Zusätzlich kann zwischen der Gleichspannungsquelle 10 und dem DC/DC-Wandler 12 ein Filter 13 zur Glättung der Bat­ teriespannung 11 angeordnet sein. Der DC/DC-Wandler 12 er­ zeugt aus der Batteriespannung 11 - beispielsweise 12 V - ei­ ne Zwischenkreisspannung 14 - beispielsweise 300 V. Die Zwi­ schenkreisspannung 14 wird einer Brückenschaltung 15, bei­ spielsweise eine Vollbrücke, zugeführt. Die Brückenschaltung 15 ist ausgangsseitig mit der HID-Lampe 6 verbunden und ver­ sorgt somit diese mit der Betriebsspannung 16. Die Brücken­ schaltung 15 erzeugt aus der Gleichspannung der Zwischen­ kreisspannung 14 an ihrem Ausgang ein Wechselsignal 16, bei dem das Vorzeichen der Zwischenkreisspannung 14 mit einer Taktfrequenz - typischerweise 200 Hz - geändert wird.

Zwischen der HID-Lampe 6 und der Brückenschaltung 15 ist fer­ ner eine Zündeinrichtung 17 vorgesehen. Die Zündeinrichtung 17 wird ebenfalls von der Zwischenkreisspannung 14 gespeist und erzeugt ausgangsseitig eine Zündspannung 18, die zum Zün­ den der ausgeschalteten HID-Lampe 6 erforderlich ist.

Ferner ist eine Ansteuerschaltung 19 vorgesehen, die den DC/DC-Wandler 13, die Brückenschaltung 15 sowie die Zündein­ richtung 17 steuert. Die Ansteuerschaltung 19 weist eine Brü­ ckensteuerung auf, über die die Steueranschlüsse der entspre­ chenden Schalter der Vollbrücke leitend und sperrend geschal­ ten werden. Ferner weist die Ansteuerschaltung 19 einen Puls­ weitenmodulator auf, über den die Pulsdauer sowie die Takt­ frequenz der Brückenschaltung 15 definiert eingestellt werden kann. Dadurch wird ein Abnutzen der Strahlelektroden der HID- Lampe weitestgehend vermieden, wodurch eine längere Lebens­ dauer der HID-Lampe 6 sichergestellt ist.

Die Ansteuerschaltung 19 weist ferner einen Leistungsregler auf. Der Leistungsregler stellt sicher, dass der HID-Lampe 6, auch bei einer Verringerung der Batteriespannung 11, stets eine gleiche Leistung zuführbar ist. Außerdem weist die An­ steuerschaltung 19 typischerweise eine Sicherheitsschaltung auf, die die HID-Lampe 6 und sämtliche empfindlichen Bauteile vor einer Verpolung, einem Kurzschluss, einer Übertemperatur und dergleichen schützt.

Fig. 3 zeigt in einem detaillierteren Schaltbild eine bevor­ zugte Ausgestaltung der Ansteuerung und der Zündeinrichtung für eine in einer Taschenlampe angeordnete HID-Lampe.

Über die Gleichspannungsquelle 10 und den DC/DC-Wandler 12 wird eine Zwischenkreisspannung 14 bereitgestellt, die über einen Elektrolytkondensator 20 zusätzlich geglättet wird. Die Zwischenkreisspannung 14 wird einer Steuerschaltung 21, die die Brückenschaltung 15 sowie die Ansteuerschaltung 19 ent­ hält, zugeführt. Der Steuerschaltung 21 ist die Zündeinrichtung 17 nachgeschaltet. Die Zündeinrichtung 17 weist ein Wi­ derstandselement 22, ein gleichrichtendes Element 23 sowie ein kapazitives Element 24 auf, die zueinander in Reihe ge­ schaltet sind. Die Elemente 22, 23, 24 werden durch einen Wi­ derstand 22, eine Diode 23 und einen Kondensator 24 gebildet. Die Reihenschaltung dieser Elemente 22, 23, 24 ist zwischen den Ausgängen 25, 26 der Steuerschaltung 21, an denen die Be­ triebsspannung 16 anliegt, angeordnet.

Ferner ist ein Transformator 27 vorgesehen, dessen primärsei­ tige Wicklung 28 zwischen einem Abgriff 29 der Reihenschal­ tung und dem Anschluss 26 angeordnet ist. Die sekundärseitige Wicklung 30 ist mit dem jeweils anderen Anschluss 25 verbun­ den. Zwischen der primärseitigen Wicklung 28 und dem Abgriff 29 ist ferner ein Schalter 31 vorgesehen. Der Schalter 31 ist in Fig. 3 als steuerbarer Schalter ausgebildet und wird über ein Steuersignal 33, welches von der Steuereinrichtung 21 be­ reitgestellt wird, gesteuert. Zwischen dem anderen Anschluss der primärseitigen Wicklung 28 und einem Anschluss der sekun­ därseitigen Wicklung 30 ist ein Lampensockel 32, in dem die HID-Lampe 6 eingesteckt oder geschraubt ist, vorgesehen.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der Anordnung entspre­ chend Fig. 3 näher erläutert:
Man unterscheidet zwei Zustände der HID-Lampe: den einge­ schalteten und den ausgeschalteten Zustand. Im ausgeschalte­ ten Zustand liegt keine Spannung, also keine Betriebsspannung 16 und keine Zündspannung 18, an der HID-Lampe 6 an. Im ein­ geschalteten Zustand unterscheidet man zwei Phasen: Die erste Phase (Zündphase) bezeichnet den unmittelbaren Übergang vom ausgeschalteten in den eingeschalteten Zustand der Lampe. Die zweite, sogenannte Betriebsphase kennzeichnet den Normalbe­ trieb der Lampe, bei der die Lampe eingeschaltet ist.

Zu Beginn der Zündphase wird der Schalter 31 über das Steuer­ signal 33 der Steuereinrichtung 21 eingeschaltet. Dadurch wird an der sekundärseitigen Transformatorwicklung 30 eine sehr hohe Zündspannung 18 - im Bereich einiger KV - erzeugt, die dafür sorgt, dass die HID-Lampe 6 zündet und damit einge­ schaltet wird. Ist die HID-Lampe 6 eingeschaltet, dann ist die Zündphase beendet und der Schalter 31 wird wieder ausge­ schaltet. In der nachfolgenden Betriebsphase wird die von der Steuereinrichtung 21 bereitgestellte Betriebsspannung 16 der Sekundärwicklung 30 des Transformators 27 zugeführt und sorgt nun dafür, dass die HID-Lampe 6 im eingeschalteten Zustand bleibt. Soll die HID-Lampe 6 wieder ausgeschaltet werden, dann wird einfach die Spannungsversorgung unterbrochen, so dass am Ausgang 25, 26 der Steuereinrichtung 21 keine Be­ triebsspannung 16 mehr abgreifbar ist.

Bezugszeichenliste

1

Taschenlampe

2

Lampenkörper

3

Taschenlampenkopf

4

Reflektor

5

Gehäuse

6

HID-Lampe

7

Ein/Ausschalter

8

Akku, Batterie

9

Transformatoranordnung und Leistungselektronik

10

Gleichspannungsquelle

11

Batteriespannung

12

DC/DC-Wandler

13

Filter

14

Zwischenkreisspannung

15

Brückenschaltung, Vollbrücke

16

Betriebsspannung

17

Zündeinrichtung

18

Zündspannung

19

Ansteuerschaltung

20

Elektrolytkondensator

21

Steuerschaltung

22

Widerstandselement, Widerstand

23

gleichrichtendes Element, Diode

24

kapazitives Element, Kondensator

25

,

26

Ausgangsanschlüsse

27

Transformator

28

Primärwicklung

29

Abgriff

30

Sekundärwicklung

31

(steuerbarer) Schalter

32

Lampensockel

33

Steuersignal

Claims (8)

1. Tragbare Lampe, insbesondere Taschenlampe (1), mit einem Gehäuse (5),
mit einer im Inneren des Gehäuses (5) angeordneten Energie­ versorgung (8, 10),
mit einer in einem Hohlreflektor (4) des Gehäuses (5) ange­ ordneten und von der Energieversorgung (8, 10) gespeisten Strahlungsquelle (6),
dadurch gekennzeichnet,
dass die Strahlungsquelle (6) als HID-Lampe (6) (High Inten­ sity Discharge) ausgebildet ist und
dass eine Zündeinrichtung (17) vorgesehen ist, über die die HID-Lampe (6) einschaltbar ist.

2. Tragbare Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Energieversorgung (8, 10) ausgangsseitig eine erste Versorgungsspannung (11, 14) bereitstellt, und
dass ein DC/DC-Wandler (12) vorgesehen ist, der aus der ers­ ten Versorgungsspannung (11, 14) eine zweite Versorgungs­ spannung (16), die größer ist als die erste Versorgungs­ spannung (11, 14), für den Normalbetrieb der HID-Lampe (6) bereitstellt.

3. Tragbare Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung (8, 10) als Batterie (8), als Ak­ kumulator oder als Brennstoffzelle ausgebildet ist.

4. Tragbare Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung (17) einen Transformator (27) auf­ weist, der aus der ersten und/oder der zweiten Versorgungs­ spannung (11, 14, 16) eine Zündspannung (18), die größer ist als die zweite Versorgungsspannung (16), zum Zünden der aus­ geschalteten HID-Lampe (6) bereitstellt.

5. Tragbare Lampe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brückenschaltung (15) - insbesondere eine Vollbrü­ ckenschaltung - vorgesehen ist, die der HID-Lampe (6) vorge­ schaltet ist und die das Vorzeichen der der HID-Lampe (6) zu­ geführten zweiten Versorgungsspannung (16) periodisch wech­ selt.

6. Tragbare Lampe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansteuerschaltung (19) zur Steuerung der Brücken­ schaltung (15) und zur Steuerung der Helligkeit und/oder der Leistungsaufnahme der HID-Lampe (6) vorgesehen ist.

7. Tragbare Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (19) einen Pulsweitenmodulator und/oder einen Leistungsregler und/oder eine Sicherheits­ schaltung aufweist.

8. Verwendung einer tragbaren Lampe nach einem der vorstehen­ den Ansprüche, insbesondere einer Taschenlampe, für den Ein­ satz unter Wasser oder im Bergbau.