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Die
Erfindung betrifft eine Hochleistungsleuchte zum Erzeugen eines
gerichteten Lichtbündels
hoher Intensität
mit einem in einem Gehäuse
angeordneten Hochleistungsleuchtmittel und mit Kühlmitteln, wobei das Hochleistungsleuchtmittel
mit einem zugehörigen
Reflektor von einer Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses zurückversetzt
angeordnet ist.
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Derartige
Hochleistungsleuchten kommen dann zum Einsatz, wenn Licht hoher
Intensität
mit guter Richtcharakteristik benötigt wird. Insbesondere werden
derartige Hochleistungsleuchten im Bühnenbereich zur Beleuchtung,
bei Show- und Massenveranstaltungen zum Erzeugen von Lichteffekten,
insbesondere auch unter freiem Himmel, sowie auch im architektonischen
Bereich zur Beleuchtung von Bauwerken oder ähnlichem verwendet. Häufig werden derartige
Hochleistungsleuchten ihrer Lichtaustrittsöffnung benachbart mit Zusatzmodulen
für besondere
Effekte versehen. Diese Zusatzmodule können Mittel zur Farbveränderung
des Lichtbündels
oder auch sogenannte Shutter zum Begrenzen des Lichtbündels sein.
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Wegen
der hohen Intensität
des Lichtbündels
und insbesondere auch wegen der hohen Leistungsaufnahme des Hochleistungsleuchtmittels
zum Erzeugen der hohen Lichtintensität heizen sich das Gehäuse und
auch das Zusatzmodul bereits allein durch die Strahlungsabgabe des
Leuchtmittels stark auf, so daß hier
beim Berühren
des Gehäuses
die Gefahr von Verbrennungen besteht.
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Aus
der
GB 1 201 894 A ist
eine Studioleuchte bekannt, in deren Gehäuse ein zurückversetzter Reflektor angeordnet
ist. Das Leuchtmittel ist vor dem Reflektor angeordnet und ist somit
selbst mit geringerem Abstand zur Lichtaustrittsöffnung zurückversetzt. Zur Kühlung kann
Luft von unten nach oben durch das Gehäuse strömen. Hierbei werden durch zwei
Wandabschnitte, die im Inneren und an zwei Seiten des Gehäuses angeordnet
sind, zwei Kanäle für Luft gebildet.
Hierdurch können
die beiden Seiten vor der direkten Strahlung geschützt und
durch die Luftzirkulation gekühlt
werden. Nachteilig ist, dass das Gehäuse nur an zwei Seiten über die
beiden Wandabschnitte gegenüber
der direkten Strahlung des Leuchtmittels geschützt ist.
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Das
der Erfindung zugrunde liegende Problem ist es deshalb, eine Hochleistungsleuchte
anzugeben mit der sich Licht guter Richtcharakteristik und hoher
Intensität
erzeugen läßt und bei
der eine Verletzungs- oder Beschädigungsgefahr
durch die hohe Strahlungsenergie weitgehend vermieden wird.
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Das
Problem wird dadurch gelöst,
daß bei
einer Hochleistungsleuchte der eingangs genannten Art ein Hitzeschild
an der Innenumfangsfläche
des Gehäuses
der Lichtaustrittsöffnung
benachbart mindestens bis an den Reflektor angrenzend und einen Leuchtmittelraum
vollständig
radial umgebend angeordnet ist, wobei der Hitzeschild an seiner
Innenumfangsfläche
eine Beschichtung zum Absorbieren der Strahlungsleistung aufweist
und wobei der Hitzeschild mittels Abstandshaltern von dem Gehäuse beabstandet
ist.
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Die
zurückversetzte
Anordnung von Hochleistungsleuchtmittel und Reflektor erzeugt eine
gute Richtcharakteristik des Lichtbündels, da direktes Licht von
dem Hochleistungsleuchtmittel nur noch in einen sehr begrenzten
Raumwinkelbereich aus der Hochleistungsleuchte austreten kann. Gleichzeitig wird
durch den Hitzeschild eine direkte Aufheizung des Gehäuses durch
die Strahlungsenergie des Hochleistungsleuchtmittels verhindert.
Vielmehr heizt sich lediglich der Hitzeschild auf, so daß Verbrennungen
beim Berühren
des Gehäuses
vermieden werden können.
Der Hitzeschild hat an seiner Innenumfangsfläche eine matte, schwarze Oberfläche. Auf diese
Weise kann nicht nur die Aufheizung des Gehäuses vermieden, sondern auch
die Richtcharakteristik der Hochleistungsleuchte weiter verbessert werden,
da keine Streustrahlung von dem Hitzeschild durch die Lichtaustrittsöffnung nach
außen
gelangen kann.
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Mittels
der Kühlmittel
können
Zusatzmodule gekühlt
und dadurch vor Beschädigung
geschützt und
das Gehäuse
gekühlt
und so eine Verletzungsgefahr durch Verbrennungen vermieden werden.
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Der
Hitzeschild ist mittels Abstandshaltern von dem Gehäuse beabstandet
angeordnet. Auf diese Weise ist das Gehäuse mindestens im Bereich oberhalb
des Reflektors doppelwandig ausgeführt, so daß hier ein Luftspalt zwischen
dem Hitzeschild und dem Gehäuse
verbleibt. Dieser Luftspalt kann einerseits eine Isolierfunktion
wahrnehmen. Es ist aber auch möglich,
daß über diesen
Luftspalt Wärme
von der Rückseite
des Hitzeschildes mittels eines Gebläses oder mittels Konvektion
abtransportiert wird, so daß eine Übertragung
der Wärme
von dem Hitzeschild auf das Gehäuse
weitgehend vermieden wird. Als Abstandshalter kann das Gehäuse Profilelemente mit
Rippen aufweisen. Derartige Profilelemente sind vielfach ohnehin üblich, so
daß hier
ein einfacher Aufbau erzielt werden kann.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Zusatzmodul
der Lichtaustrittsöffnung
des Gehäuses
benachbart vorgesehen ist, und daß die Kühlmittel Führungsmittel zum Führen eines
Kühlfluids
von dem Zusatzmodul in einen das Hochleistungsleuchtmittel umgebenden
Leuchtmittelraum aufweisen. Da die in dem Zusatzmodul angeordneten
Komponenten, wie beispielsweise farbige Filterfolien oder Verschlußlamellen,
eine sehr viel stärkere
Kühlung
erfordern, um eine Beschädigung
zu vermeiden, als der Leuchtmittelraum, kann der Auslaß des Zusatzmoduls
auf diese Weise mit einem Einlaß des
Leuchtmittelraumes verbunden werden. Auf diese Weise läßt sich
das im Zusatzmodul bereits verwendete Kühlmittel zum Kühlen des Leuchtmittelraums
weiter verwenden. Dadurch ergibt sich eine hohe Effizienz bei der
Kühlung.
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Eine
Weiterbildung zeichnet sich durch ein Gebläse zum Fördern des Kühlfluids zu dem Zusatzmodul
aus. Als Kühlfluid
kann beispielsweise Luft verwendet werden. Mittels dieses Gebläses kann
so einfach und ohne großen
technischen Aufwand eine erforderlichenfalls große Menge Kühlfluid bereitgestellt werden.
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Vorzugsweise
weisen die Führungsmittel
einen Kühlkanal
auf. Mittels eines solchen Kühlkanals kann
sich das Kühlfluid
gezielt und mit großem
Volumenstrom zum Einsatzort befördern
lassen. Es ist dabei von Vorteil, wenn ein weiterer Kühlkanal
zum Führen
des Kühlmittels
von dem Gebläse
zu dem Zusatzmodul vorgesehen ist. Die Kühlkanäle sollten dabei axial an der
Gehäuseaußenumfangsfläche angeordnet
sein. Hierbei können
sie gleichermaßen
Kühlmittelführungsaufgaben
und Stabilisierungsaufgaben für
das Gehäuse übernehmen,
wobei sich bei geeigneter Ausgestaltung außerdem ein ansprechendes Design
erzielen läßt.
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Ein
besonders einfacher Aufbau mit einer besonders effizienten Kühlanordnung
ergibt sich dann, wenn das Gebläse
gleichzeitig das Zusatzmodul und den Leuchtmittelraum mit dem Kühlfluid
versorgt. Es ist außerdem
oder auch zusätzlich
möglich,
einen gemeinsamen Kühlfluidauslaß für das Zusatzmodul
und den Leuchtmittelraum vorzusehen. Da insbesondere im Außenraum
jede Öffnung
des Gehäuses
die Gefahr des Eintritts von Feuchtigkeit mit sich bringt, können so
Zusatzmodul und Leuchtenraum mit einem gemeinsamen Einlaß für das gemeinsame
Gebläse und
einem gemeinsamen Auslaß auskommen.
Vorzugsweise ist der Kühlfluidauslaß dabei
ringförmig
an der Außenumfangsfläche des
Gehäuses
und der Lichtaustrittsöffnung
benachbart angeordnet.
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Eine
andere, prinzipiell auch unabhängig denkbare
Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch einen modularen
Innenaufbau mit einem Träger
aus, auf dem die einzelnen Komponenten zur gemeinsamen Entnahme
aus dem Gehäuse
angeordnet sind. Da insbesondere ein Bedürfnis nach kompakten Hochleistungsleuchten
besteht, die andererseits einen komplexen Innenaufbau haben, ist
die gemeinsame Anordnung der einzelnen Komponenten auf einem gemeinsamen
Träger
insbesondere für Wartungs-
und Reparaturarbeiten von Vorteil, da hierbei der komplette Innenaufbau
aus dem Gehäuse entfernt
werden kann und so zu Wartungs- und Reparaturarbeiten frei zugänglich ist.
Vorteilhafterweise sollte bei dieser Ausführungsform ein Steckverbinder vorgesehen
werden, der beim Einschieben des Trägers an die vorgesehene Position
in dem Gehäuse die
erforderliche Kontaktierung herstellt.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einer schematischen Schnittdarstellung, und
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2 das
Ausführungsbeispiel
von 1 im Querschnitt.
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1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer Hochleistungsleuchte 10 mit
den Erfindungsmerkmalen. Wie sich der Figur entnehmen läßt, weist
die Hochleistungsleuchte 10 ein Gehäuse 11 auf, auf dem
lichtaustrittsseitig – in
der Figur auf der Oberseite – ein
Zusatzmodul 12 angeordnet ist. Das Zusatzmodul 12 kann
ein Zusatzmodul 12 zum Ändern
der Lichtfarbe mittels einer farbigen Filterfolie oder ein sogenannter
Shutter zum Begrenzen des Lichtstrahls sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem Zusatzmodul 12 um ein solches zum
Verändern
der Lichtfarbe mittels einer nicht näher in der Figur bezeichneten
farbigen Filterfolie.
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In
dem Gehäuse 11 sind
weiter ein Leuchtmittelraum 13 und ein Kühlmittelraum 14 angeordnet. In
dem Leuchtmittelraum 13 ist ein Leuchtmittel 15 schematisch
dargestellt, wobei elektrische Zuleitungen zur besseren Übersicht
weggelassen sind. Dem Leuchtmittel 15 benachbart, bei dem
es sich um eine Xenon-Hochdrucklampe 15 handeln
kann, ist ein Reflektor 16 angeordnet. Der Reflektor 16 ist
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
schematisch dargestellt. Bei der tatsächlichen Ausführungsform
erstreckt sich der Reflektor 16 weiter nach oben als in der
Figur zu erkennen. An den Reflektor 16 an dessen Unterseite
in der Figur angrenzend ist eine Trennwand 17 zwischen
dem Leuchtmittelraum 13 und dem Kühlmittelraum 14 angeordnet,
die mittig eine Öffnung 18 das
Leuchtmittel 15 umgebend aufweist. An der Unterseite des
Gehäuses 11 ist
außerdem
ein Gebläse 19 angeordnet,
das einen ringförmigen
Lufteinlaß 20 aufweist
und Kühlluft
in den Kühlmittelraum 14 fördert.
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Ein
Kühlmittelkanal 21 ist
mit dem Kühlmittelraum 14 einerseits
und mit dem Zusatzmodul 12 andererseits verbunden und erstreckt
sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
in Axialrichtung des Gehäuses 11.
Ein weiterer Kühlmittelkanal 22 verbindet das
Zusatzmodul 12 mit dem Leuchtmittelraum 13. Über einen
Auslaß 23 schließlich steht
der Leuchtmittelraum 13 mit der Außenumgebung des Gehäuses 11 in
Fluidverbindung.
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Den
Leuchtmittelraum 13 umgebend ist außerdem von dem Gehäuse 11 beabstandet
ein Hitzeschild 24 angeordnet. Der Hitzeschild 24 erstreckt sich
mindestens bis auf die Höhe
des Reflektors 16. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
verläuft
der Hitzeschild 24 über
die gesamte Bauhöhe
des Gehäuses 11.
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2 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch das Gehäuse 11 der Hochleistungsleuchte 10. Wie
sich der Figur entnehmen läßt, weist
das Gehäuse 11 eine
Vielzahl Profilelemente 25 auf, die quer und somit im wesentlichen
radial sich erstreckende Rippen 26 als Abstandshalter für den Hitzeschild 24 haben.
Auf diese Weise wird ein Ringspalt zwischen dem Hitzeschild 24 und
dem Gehäuse 11 sichergestellt.
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Wie
sich der Figur weiter entnehmen läßt, sind jeweils zwei Kanäle 21 und
jeweils zwei Kanäle 22 an
jeweils voneinander abgewandten Seiten des Gehäuses 11 und an dessen
Außenumfangsfläche angeordnet.
Die Kanäle 21, 22 haben
bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils einen halbkreisförmigen
Querschnitt.
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Nachfolgend
wird die Wirkungsweise der Hochleistungsleuchte 10 anhand
der Figuren näher erläutert. Im
Betrieb wird zur Kühlung
des Leuchtmittels 15 Umgebungsluft mittels des Gebläses 19 durch den
ringspaltförmigen
Einlaß 20 eingesaugt
und in den Kühlmittelraum 14 hineingedrückt. Dadurch
baut sich ein Druck in dem Kühlmittelraum 14 auf.
Die Kühlluft
strömt
sodann zum Kühlen
einerseits direkt durch die Öffnung 18 in
dem Reflektor 16 und der Trennwand 17 an dem Leuchtmittel 15 vorbei
in den Leuchtmittelraum 13. Andererseits strömt die Kühlluft aber
auch durch den Kühlkanal 21 aus
dem Kühlmittelraum 14 in
das Zusatzmodul 12. Dort wird die Kühlluft an der Farbfilterfolie
zum Kühlen
derselben vorbeigeleitet. Dieses Vorbeileiten kann beispielsweise durch
ein weiteres Gebläse
unterstützt
werden. Die zum Kühlen
der Farbfilterfolie bereits verwendete Kühlluft strömt sodann durch den Kühlkanal 22 in
den Leuchtmittelraum 13, vermischt sich dort mit der direkt
durch die Öffnung 18 in
den Leuchtmittelraum 13 gelangten Kühlluft und entweicht sodann
durch den ringspaltförmigen
Auslaß 23 aus
dem Gehäuse 11 ins
Freie.
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Da
in dem Leuchtmittelraum 13 die größte Hitzeentwicklung stattfindet,
kann die in dem Zusatzmodul 12 bereits zum Kühlen verwendete
Kühlluft
in dem Leuchtmittelraum 13 weiter zum Kühlen verwendet werden. Wie
sich der 2 entnehmen läßt, sind jeweils
zwei Kühlkanäle an voneinander
abgewandten Seiten des Gehäuses 11 angeordnet,
so daß sich eine
große
Kühlleistung
für das
Zusatzmodul 12 ergibt. Die Kühlluft wird dann durch zwei
an jeweils voneinander abgewandten Seiten des Gehäuses 11 angeordnete
Kühlkanäle 22 ebenfalls
mit großem
Querschnitt und somit großer
Förderleistung
in den Leuchtmittelraum 13 befördert. Da das Leuchtmittel 15 und
der Reflektor 16 zum Erzielen einer guten Richtcharakteristik
der Hochleistungsleuchte 10 von der Lichtaustrittsöffnung,
das heißt
von dem Zusatzmodul 12 zurück, in der Figur also nach
unten, versetzt angeordnet sind, wäre ein nicht unerheblicher Teil
des Gehäuses 11 direkt
der Strahlung des Leuchtmittels 15 ausgesetzt. Auf diese
Weise würde sich
das Gehäuse 11 unerwünscht aufheizen.
Dies wird jedoch durch den Hitzeschild 24 verhindert, der bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel
mattschwarz beschichtet ist, so daß er eine ähnliche Strahlungscharakteristik
hat, wie ein schwarzer Strahler. Im wesentlichen dient der Hitzeschild 24 demnach
zum Absorbieren der zu ihm gelangenden Strahlungsleistung des Leuchtmittels 15.
Eine Wärmeübertragung von
dem Hitzeschild 24 auf das Gehäuse 11 wird dadurch
wegen des durch die Rippen 26 sichergestellten Ringspaltes
zwischen dem Hitzeschild 24 und dem Gehäuse 11 deutlich reduziert.
Insbesondere kann Kühlluft
auch durch den Ringspalt von dem Kühlmittelraum 14 in
den Leuchtmittelraum 13 gelangen, so daß sich die Aufheizung des Gehäuses 11 in Grenzen
hält.
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- 10
- Hochleistungsleuchte
- 11
- Gehäuse
- 12
- Zusatzmodul
- 13
- Leuchtmittelraum
- 14
- Kühlmittelraum
- 15
- Leuchtmittel
- 16
- Reflektor
- 17
- Trennwand
- 18
- Öffnung
- 19
- Gebläse
- 20
- Einlaß
- 21
- Kanal
- 22
- Kanal
- 23
- Auslaß
- 24
- Hitzeschild
- 25
- Profilelement
- 26
- Rippe