DE19603025A1 - Lichtgenerator zur Einspeisung in Lichtleitfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtgenerator zur Einspeisung von Licht in Lichtleitfasern oder -rohre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie zur Zeit z. B. für Effektbeleuchtungen, Beleuchtungen von Vitrinen und kleinen Beleuchtungsanlagen oder als Untersuchungsleuchten eingesetzt werden.

Solcherart Lichtgeneratoren dienen vor allem zur Einspeisung von Kunstlicht in Lichtleitfasern, die die Verteilung des Lichtstromes auf einen oder mehrere Lichtauslässe vornehmen.

Bei den bekannten Anlagen mit Lichtleitfasertechnik werden Lichtgeneratoren verwendet, die vergleichsweise nur niedrig bestückbar sind (150 W) und/oder bei größerer Leistung mit Ventilatoren ausgestattet sein müssen. Dieses bedeutet einen erhöhten Energieverbrauch, Geräuschentwicklung und zudem forciert bewegte Kühlluft.

Die bekannten Lichtgeneratoren bedingen hohe Investitions­ kosten, kurze Lebensdauer der Leuchtmittel, bei niedrigen Wirkungsgraden. Sie sind relativ unwirtschaftlich und stel­ len in gewissem Maße Sicherheitsrisiken dar. Bei größeren Lichtleistungen oder Beleuchtungsanlagen muß eine größere Anzahl von Lichtgeneratoren eingesetzt werden, wodurch die Nachteile noch summiert werden.

Die bekannten Lichtgeneratoren (siehe Prospekt der Firma Kotzold "Direct-Source Fibre Optics", 1994?) bestehen bei­ spielsweise im wesentlichen aus einem länglichen Gehäuse, in dessen Inneren in Axial-Aufeinanderfolge an der einen Stirn­ wand ein axial wirksames Gebläse, danach eine Hochleistungs­ lampe (z. B. eine Halogendampflampe) mit Vorlampenzündgerät, ein die Lampe in Strahlrichtung umgebender Hohlspiegel, ein UV-IR-Filter und schließlich in der zweiten Gehäusestirnwand eine Verbindungshülse für das eine Ende eines Lichtleiters angeordnet sind. An dieser Stirnwand sowie an diesem stirn­ wandigen Ende des Gehäusemantels sind Kühlungsauslässe zum Austritt der Gebläse-Kühlluft, die im wesentlichen über alle Lichtgenerator-Innenelemente kühlend streicht, vorgesehen. Abgesehen davon, daß eine Anordnung eines Geblä­ ses/Ventilators einen erhöhten Energieverbrauch, gepaart mit entsprechenden Geräuschentwicklung und erhöhtem Kühlluftbe­ darf bedeutet, ist es nicht immer von Vorteil, die Zone mit der Lampe stark abzukühlen, da eine gewisse Temperatur notwendig ist, um eine optimale Zündung und Funktionsfähig­ keit der Lampe aufrecht zu erhalten. Durch die Anordnung eines Gebläses hinter der Lampe, also praktisch direktes Anblasen des Lampensystems, wird eine Temperaturreduzierung in erster Linie da erzielt, wo sie gar nicht wünschenswert ist. Des weitern wird durch den Hohlspiegel das Licht nicht optimal und zielgerichtet auf das Eintrittsende des Licht­ leiters konzentriert, so daß auch hier Energie verloren geht. Schließlich ist durch die Anordnung des Wärmefilters knapp vor dem Lichtleiterende, also am entgegengesetzten Ende des Gebläses und hinter dem relativ groß sich öffnenden Reflektor, eine optimale Kühlung des Reflektors durch die stirnseitigen und die seitlichen Kühlauslässe nur gesichert, wenn ein relativ hoher Kühlluftdurchlaß sichergestellt ist.

Im allgemeinen kann zu den bekannten Lichtgeneratoren gesagt werden, daß diese entweder nur niedrig bestückbar (150 W) sind und/oder zumindest bei größerer Leistung und somit höherer Bestückung mit Ventilatoren ausgestattet sein müs­ sen bzw. sind. Die bekannten Lichtgeneratoren bedingen hohe Investitionskosten, eine kurze Lebensdauer der Leuchtmittel, bei niedrigen Wirkungsgraden. Sie sind relativ unwirtschaft­ lich und stellen in gewissen Maße Sicherheitsrisiken dar, da bei Ausfall der Ventilatoren eine Überhitzung stattfindet. Zudem ist bei erforderlichen größeren Lichtleistungen oder größeren Beleuchtungsanlagen unter Verwendung der bekannten Lichtgeneratoren der Einsatz einer größeren Stückzahl von Generatoren notwendig, was eine Vervielfachung der entspre­ chenden Nachteile und Unwirtschaftlichkeit bedeutet.

Die am Markt befindlichen Systeme werden am Markt bevorzugt, nur als Effektbeleuchtungen, Beleuchtungen von Vitrinen und kleinen Leuchten oder als untersuchungsleuchten eingesetzt. Sie sind nur für elektrische Beleuchtung, also Kunstlicht geeignet. Eine Verwendung bzw. Mitverwendung von Tageslicht zur entsprechenden Beleuchtung ist zudem mit Hilfe der bekannten Lichtgeneratoren nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lichtgenera­ tor der oben genannten Gattung anzugeben, der hochbestückbar ist, also eine sehr hohe Leistung aufweist, mit relativ geringem Energieverbrauch und ohne Kühlluft und Geräusch­ entwicklung, also wirtschaftlich und umweltfreundlich ist. Zudem soll er die Möglichkeit der Nutzung von Tageslicht für die entsprechenden Beleuchtungssysteme ermöglichen (Ener­ gieeinsparung, Kostenreduzierung).

Diese Aufgabe wird durch einen erfindungsgemäßen Generator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterent­ wicklungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet. Demgemäß sind zwischen Hohlspiegel und abführendem Lichtleiterende in axial beabstandeter Reihen­ folge zwei Sammellinsen so angeordnet, daß das von der zweiten Linse konzentrierte Licht im wesentlichen ganz in den Lichtleiter fällt. Hierdurch wird das gesamte, von der Lampe ausgestrahlte Licht optimal in den abführenden Licht­ leiter eingebracht, eine hohe Effizienz sicherstellend.

Zudem ist die erste Linse so aufgebaut und entsprechend oberflächenbehandelt und beschichtet, daß sie als "Brems­ linse" wirkt, also Wärme absorbiert und/oder reflektiert. Vorzugsweise sind beide Sammellinsen in an sich bekannter Weise gehärtet und "beschlämmt" zur entsprechenden Wärme­ abfuhr und Zurückhaltung der IR-Strahlung. Zudem sind die Linsen im Gehäuse so befestigt bzw. angeordnet, daß sie in Gehäuse-Achsquerrichtung wandähnlich abschließend wirken, axial aufeinanderfolgende, geschlossene Kammern bildend. Durch die beiden Linsenwände werden somit im Gehäuse drei Kammern gebildet, nämlich eine Lampenkammer, eine Linsen- Zwischenkammer und eine Lichtleiterkammer. Wesentlich ist des weitern, daß die im Gehäusemantel im wesentlichen verti­ kal weisenden Lüftungsöffnungen so angeordnet sind, daß jede Gehäusekammer mindestens eine obere und eine untere Lüf­ tungsöffnung aufweist. Die in den Kammern gestaute Wärme wird durch die jeweilig obere Öffnung austreten, wobei durch die entsprechende untere Öffnung kühle Luft nachfließt. Durch die auf diese Weise erzeugte Kaminwirkung wird eine mechanische Lüftung und Kühlung überflüssig. Selbstverständ­ lich sind die Lüftungsöffnungen querschnittsmäßig entspre­ chend auszulegen und an geeigneter Stelle anzubringen, so daß eine optimale Kühlung erfolgt.

Von Vorteil ist, wenn die Kühlöffnungen jeweils paarweise angeordnet sind, so daß jeweils einer oberen Öffnung eine untere Öffnung möglichst im wesentlichen vertikal und gleich­ zeitig koaxial gegenüberliegt, wodurch eine besonders gute Kaminwirkung erzielt wird.

Des weiteren ist von Vorteil, wenn die zwei vertikal ausge­ richteten Lüftungsöffnungen, also die Öffnungspaare, jeweils in unmittelbarer Nähe der Gehäuse-Kammern-Innenwände, d. h. der Linsenwände, angeordnet sind. Dadurch daß diese Linsen­ wände die durch die Linsen abgeführte Wärme aufnehmen und an das Gehäuse weiterleiten, ist eine Anordnung der Öffnungen in deren unmittelbarer Nähe besonders positiv, da die durch das Gehäuse vertikal durchstreichende Kühlluft näher an denjenigen Elementen, die die höchste Wärmeentwicklung bzw. Abgabe aufweisen, entlangstreicht, wodurch die Wärmeabfuhr optimiert wird.

So kann z. B. in der Lampenkammer ein Öffnungspaar nur in unmittelbarer Nähe der Linsenwand angeordnet werden, wodurch nur diese Kammerzone intensiv gekühlt wird, während die Kammerzone, in der wegen der Lampentemperatur eine höhere Temperatur sinnvoll ist, keine besondere Kühlungsvorkehrung über Lüftungsöffnungen vorgesehen ist. In der Linsen­ zwischenkammer ist von Vorteil, wenn z. B. zwei Öffnungspaare angeordnet sind und zwar so, daß jeder der beiden Linsenwän­ de eine Öffnungspaar unmittelbar zugeordnet ist. Hierdurch wird ein besonders guter Kühlluftdurchtritt, also eine optimale Wärmeabfuhr unmittelbar an den Wandzonen der Lin­ senkammer erreicht. Schließlich sind auch in der Lichtlei­ terkammer in unmittelbarer Nähe zur Linsenwand Lüftungsöff­ nungen angeordnet, um die von der Linsenwand abgestrahlte Wärme abzuführen. In Richtung auf die Stirnwand mit der Lichtleiterfassung ist eine Anordnung von Lüftungsöffnungen nicht notwendig, da in dieser Zone keine wärmeabgebenden Elemente mehr zu finden sind.

Zur Optimierung der Wärmeabfuhr und somit der Kühlung sind die Kühlrippen als Quer-Umfangsrippen ausgebildet, die vorzugsweise in den Regionen des Gehäusemantels angeordnet sind, die den Gehäusezwischenwänden, also den Linsenwänden sowie der Lichtquelle, benachbart sind. Somit sind kühlende Umfangsrippen an der Mantelaußenfläche der Lampenkammer, der Linsenzwischenkammer und in der ersten kurzen Zone der Lichtleiterkammer vorgesehen. An der weiteren überwiegenden Mantelfläche der Lichtleiterkammer sind Kühlrippen weder notwendig noch sinnvoll, da in dieser Kammerzone keine besondere Wärmeabfuhr notwendig ist. Zur weiteren erhöhten Wärmeabfuhr bei hohen Leistungen bzw. Temperaturreduzierung im letzten Gehäuseabschnitt können die Kühlrippen zum Licht­ austritt hin isoliert werden, so daß die Wärme nicht von den Kühlrippen über den Gehäusemantel in den Lichtaustrittsbe­ reich übertragen wird.

Somit sind aufgrund der erfindungsgemäßen Kühlmethode selbst bei hohen Lampenleistungen keine beweglichen Teile (Gebläse, Ventilatoren) erforderlich, wodurch die Gefahr der Zerstö­ rung des Lichtgenerators infolge eines Ausfalls der Kühlung ausgeschlossen ist.

Gemäß einer besondern, vorteilhaften Ausgestaltung des Erfin­ dungsgedankens sind Hohlspiegel, Lampe und Linsen so ausge­ bildet und zueinander angeordnet, daß die Brennpunkte des Spiegel s und der Lampe auf den Brennpunkt der ersten Linse fokussiert sind, wodurch die Lampen-Lichtstrahlen in ein paralleles Strahlenbündel umgewandelt werden. Hierdurch wird das Lampenlicht optimal konzentriert und ausgenutzt, so daß ein guter Wirkungsgrad erzielt wird. Die parallelen Strahlen der ersten Linse treffen dann auf die zweite Sammellinse, die nach Bedarf wiederum Wärme reflektiert und/oder absor­ biert und die Lichtstrahlen erneut auf einen Brennpunkt vereinigt, der im ableitenden Lichtleiterende liegt. Somit wird das Licht der Lampe konzentriert, jedoch ohne IR-Strah­ lenkomponenten in den abführenden Lichtleiter eingebracht. Das im Kupplungsstück zusammengefaßte und für Lichteinkopp­ lung entsprechend behandelte Lichtleitfaserbündel wird dabei in der Führung des Kupplungsstücks des Gehäuses so fokus­ siert, daß der durch das System aus Leuchtmittel, Spiegel und Linsen erzeugte Lichtstrom optimal aufgenommen werden kann. Dabei ist die Brennweite der zweiten Linse so gewählt, daß der Lichtkegel dem Öffnungswinkel der Lichtleitfaser optimal angepaßt ist (z. B. ca. 60°).

Das Linsensystem des erfindungsgemäßen Lichtgenerators dient zum einen der Optimierung der Bedingungen zum Einkoppeln des Lichtes in die Lichtleitfasern. Zum anderen wird erreicht, daß am Kopplungsstück die Temperatur so weit herabgesetzt ist, daß ein Schmelzen der Lichtleitfasern nicht erfolgt.

Bei sehr hoher Bestückung ist von Vorteil, daß in der Lin­ senzwischenkammer, d. h. in der Kammer zwischen den beiden Linsen, ein zusätzlicher IR-Wärmeschutzfilter angeordnet ist. Von Vorteil ist, wenn dieser zusätzliche Filter in der Linsenzwischenkammer im wesentlichen mittig angeordnet ist, wodurch statt einer Unterteilung in drei Kammern nunmehr eine Unterteilung in vier Kammern vorgesehen ist. Selbstver­ ständlich sind die Lüftungsöffnungen auch in dieser neuen Kammerunterteilung wie vorhergehend entsprechend optimiert angeordnet, so daß eine gute Wärmeabfuhr sowohl von den Linsenwänden als auch von der Filterwand stattfinden kann. Durch die Unterteilungen des Gehäuseinnenraumes in nunmehr vier axial hintereinander angeordnete Kammern wird die Wärmeableitung in mehreren Kammern und somit in mehreren Etappen hintereinander vollzogen, so daß bis zum Lichtaus­ tritt hin eine optimale Temperaturreduzierung erreicht wird. Mit diesen erfindungsgemäßen Maßnahmen wird die Temperatur bei Kunstoffasern, auch bei hoher Bestückung, auf unter 80°C beschränkt.

Von Vorteil ist erfindungsgemäß des weiteren, daß der Hohl­ spiegel mit der Lampe im wesentlichen unmittelbar an der der Lichtleiterkopplungswand gegenüberliegenden Stirnwand des Gehäuses angeordnet ist. Dies ist nur dadurch möglich, daß erfindungsgemäß kein Ventilator bzw. Gebläse zur Kühlung notwendig ist, der zwischen Lampe und entsprechender Stirn­ wand einen erheblichen Platzbedarf bedingt. Somit wird an der Lampeneingangsseite ein erheblicher Raum eingespart, der wiederum an der unteren Lampenseite für das Linsensystem verwendet werden kann. Dadurch ist auch durch den Einbau dieses erfindungsgemäß zusätzlichen Linsensystems, mit seinen besonderen Vorteilen, kein wesentlicher zusätzlicher Raumbedarf vorhanden. Somit kann gesagt werden, daß bei etwa den gleichen Abmessungen eine ganze Reihe von Vorteilen erzielt werden kann.

Um eine Überhitzung der Linsen zu vermeiden und die aufge­ nommene Wärme abzuführen, sind diese in ein Material mit guten Wärmeleiteigenschaften und geeigneten Wärmeaus­ dehnungskoeffizienten eingefaßt. Diese Einfassung kann direkt die Linsenwand sein oder als separates, ringförmiges Element in eine entsprechende gut wärmeleitfähige Wandung eingearbeitet sein. Dabei kann diese Wandung einen beidsei­ tig herausragenden Fußteil aufweisen, der eine breite Kon­ taktierung mit dem Gehäusemantel ermöglicht und somit eine optimale Wärmeabfuhr durch den entsprechenden Mantelteil zu den Kühlrippen sicherstellt.

Von Vorteil ist des weiteren, wenn Linsen und Filter im wesentlichem die gleiche Umfangsaußenabmessungen aufweisen und im wesentlichen in gleicher Weise im Gehäuse abdichtend befestigt sind, vorzugsweise über die vorerwähnten Linsen­ wände, die im Falle des Filtereinbaus in eine solche Wand dann als Filterwand fungieren.

Von ganz besonderem Vorteil ist, wenn erfindungsgemäß in die Lichtleitkammer Tageslicht über Licht-Rohrleiter oder Licht­ leitfasern eingespeist wird und zwar in vorteilhafter Weise so, daß dies eingebrachte Tageslicht möglichst vollständig in das Ende des abführenden Lichtleiters fällt. Hierzu ist in entsprechender Schräganordnung mindestens ein Lichtleit­ faserbündel oder ein Hohlleiter, vorzugsweise mehrere davon, in gleichmäßiger Umfangsaufteilung anzuordnen. Bei ausrei­ chend intensivem Tageslicht kann der erfindungsgemäße Gene­ rator nur dieses zu Weiterleitung verwenden. Es kann jedoch auch eine Mischung aus Tageslicht und Kunstlicht in den ableitenden Lichtleiter eingebracht werden. Hierfür ist von Vorteil, wenn in der Lichtleiterkammer ein Lichtsensor vorgesehen ist, der mit dem Lampenvorschaltgerät verbunden ist und ein Zu- oder Abschalten der Lampe, entsprechend der Helligkeit des über die Tageslichtleiter in das ableitende Lichtleiterende eingebrachten Lichts, bewirkt. Dabei ist das erfindungsgemäß verwendete Vorschaltgerät regelbar, so daß das künstliche Licht der Lampe nur teilweise oder ganz dazugeschaltet wird, wenn das Tageslicht nicht ausreicht. Es ist zu erkennen, daß hiermit eine wesentliche Energieein­ sparung erzielt wird, insbesondere wenn der erfindungsgemäße Lichtgenerator in Räumen eingesetzt wird, wo nur wenig oder gar kein Tageslicht direkt einfällt und dieses Tageslicht über einen erfindungsgemäßen Lichtgenerator in den Raum eingebracht wird.

Diese Art der Beleuchtung ist unter allen Umständen und vor allem bei kritischen Umfeldbedingungen einsetzbar. Besonders hervorzuheben sind Bereiche, bei denen mit herkömmlicher Lichttechnik Gefahren und/oder Schäden für Menschen, Tiere oder Sachen von der Beleuchtungsanlage ausgehen, in Form von elektrischer Spannung, elektromagnetischer Strahlung, Brand­ gefahr, IR- und UV-Strahlung. Bisher wurden für solche Anwendungszwecke Leuchten verwendet, die speziell auf die jeweilige Situation angepaßt sind, wie Ex-Leuchten, wasser- und staubdichte oder gekühlte Leuchten usw. Diese bedingen jedoch häufig hohe Investitionskosten und/oder kurze Lebens­ dauer der Leuchtmittel sowie niedrige Wirkungsgrade.

Einen weiteren Vorteil weist diese Lichtleiterbeleuchtung bei Anwendungen auf, bei denen durch Art und/oder Anordnung der Leuchten ein hoher Aufwand für Wartung und Unterhalt erforderlich ist, wie z. B. bei einer hohen Anordnungszahl an Punktleuchten mit großen Stückzahlen, bei Leuchtmitteln mit geringer Lebensdauer wie Glüh- und Halogenlampen.

Nur durch die erfindungsgemäß höhere Bestückung mit Entla­ dungslampen eines Lichtgenerators wird die Beleuchtung ausgedehnter Objekte wirtschaftlich möglich. Es können somit Stadien, Hallen, Kinos, Schwimmbäder, Werkstätten, Saunas, Dampfbäder, Kühlräume, Fernsehstudios usw. problemlos be­ leuchtet werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind in Flug­ zeugen, Schiffen, Fahrzeugen aller Art sowie in Vandalen- Problemzonen wie Arrestzellen.

In explosionsgefährdeten Bereichen, in Hochtemperaturberei­ chen, Start-/Landebahnen oder Straßenproblempunkten kann mit Hilfe des erfindungsgemäßen Lichtgenerators die Beleuchtung stromlos und wasserdicht problemlos eingebaut werden.

Der erfindungsgemäße Lichtgenerator weist somit nahezu uneingeschränkte risikofreie Einsatzmöglichkeiten auf, auch bei ausgedehnten Anlangen, eine Einsparung durch hohe Wirt­ schaftlichkeit, besonders im Unterhalt und Umweltfreundlich­ keit durch Energie und Leuchtmitteleinsparung und praktisch geräuschlose Arbeitsweise auch bei hoher Bestückung.

Lampen bis zu einer Leistung von 2000 W können derzeit durch erfindungsgemäße Fokussierung und Wärmefilter in verschiede­ nen Ausführungen eingesetzt werden.

Von Vorteil ist des weiteren, daß bei kleineren Einheiten die Vorschaltgeräte im Gehäuse untergebracht werden können, während sie bei größeren Einheiten in einem getrennten Gehäuse unterbringbar sind.

Von Vorteil kann des weiteren sein, wenn vor dem Kopplungs­ stück, d. h. vor Eintritt in das abführende Lichtleiterende, noch eine zusätzliche Wärmebremse und/oder eine an sich bekannte feste Farbscheibe oder ein drehendes Farbrad, das das Licht nach Wunsch farbig gestaltet, angeordnet wird. Die zusätzliche Wärmebremse ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das eingeführte Tageslicht nicht vorab ausreichend IR-gefil­ tert ist, wobei dann diese Wärmebremse, die ein an sich bekannter IR-Filter sein kann, ebenfalls durch entsprechende Wärmeleitwände, Lüftungsöffnungen und Außenrippen zu kühlen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbei­ spiele unter bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines axialen Quer­ schnitts durch einen erfindungsmäßigen Generator in erster Ausführung, nur für Kunstlicht auslegt, und

Fig. 2 einen Schnitt ähnlich wie in Fig. 1 durch einen erfindungsgemäßen Lichtgenerator zweiter Ausfüh­ rung, ausgelegt für Kunst- und Tageslicht und sehr hohe Bestückung.

Der in Fig. 1 dargestellte Lichtgenerator 1 stellt ein erstes Ausführungsbeispiel dar. In einem Gehäuse, das eine längliche Form mit geeignetem Querschnitt, z. B. zylindri­ sche oder auch rechteckige Form, aufweist, sind die wesent­ lichen Funktionsbauelemente angeordnet. Das Gehäuse kann vorzugsweise aus Metall oder einem anderen geeigneten, wärmeleitenden Material geformt sein und an seinem Außenman­ tel 5 Quer-Umfangskühlrippen 29 und Lüftungsöffnungen 27, 28, sowie eine erste Stirnwand 6 und gegenüberliegend eine zweite Stirnwand 7 aufweisen, einen, abgesehen von den Mantel-Lüftungsöffnungen, geschlossenen Gehäuseinnenraum bildend.

In unmittelbarer Nähe der ersten Stirnwand 6 ist ein Hohl­ spiegel 8 angeordnet, der eine Hochleistungslampe, z. B. eine Halogendampflampe, umgibt. In weiterer axialer Folge sind zwei Sammellinsen 10 und 11 angeordnet, während in der zweiten Stirnwand 7 ein Kopplungsstück 12, mit einer Kopp­ lungsstück-Führung 13 zur befestigenden und einstellbaren Aufnahme des einen Endes eines Lichtfaserbündels 14 vorgese­ hen ist.

Der Hohlspiegel 8, die Lampe 9 und die erste Sammellinse 10 sind so ausgebildet bzw. ausgelegt und zueinander angeord­ net, daß deren Brennpunkte auf den Brennpunkt 15 der ersten Sammellinse 10 fokussiert sind. Damit werden die durch die Lampe erzeugten Lichtstrahlen in ein paralleles Strahlenbün­ del 16 umgewandelt, die dann, auf die zweite Sammellinse 11 auftreffend, auf den Brennpunkt 17 dieser Linse 11 vereinigt werden. Das im Kopplungsstück 12 zusammengefaßte und für Lichteinkopplung entsprechend behandelte Lichtfaserbündel 14 wird in der Kopplungsstück-Führung im Gehäuse so fokussiert, daß der durch das System aus Leuchtmittel, Spiegel und Linsen erzeugte Lichtstrom optimal aufgenommen werden kann.

Zumindest die erste Sammellinse 10 ist mit einer IR-Filter- Beschichtung 4 ausgestattet, damit die von der Lampe ausge­ hende Wärmestrahlung von den nachgeschalteten optischen Einrichtungen, insbesondere dem Lichtleiter, ferngehalten wird. Insbesondere das Material und die Form der Linse sind so ausgewählt, daß ein Teil der Wärme reflektiert und/oder absorbiert und abgeleitet wird. Hierfür wird die Linse in bekannter Weise gehärtet und "geschlämmt" und ist zusätzlich in einem Material mit guter Wärmeleiteigenschaft und geeig­ netem Wärmeausdehnungskoeffizienten eingefaßt. Diese Ein­ fassung kann gleichzeitig eine Linsenwand 18 sein, die sich vom Umfang der Linse ausgehend bis an die Innenfläche des Gehäusemantels 5 erstreckt. Um einen guten Wärmeleitkontakt mit dem Gehäusemantel 5 zu erreichen, weist die Wand 18 einen sich in axiale Richtung erstreckenden, ringförmigen bzw. zylindrischen Fuß 19 auf. Selbstverständlich kann die zweite Sammellinse 11 ebenfalls als IR-Filter ausgerüstet sein und ebenfalls eine sogenannte "Bremslinse" darstellen.

Sie ist hierfür ebenfalls in einer (zweiten) Linsenwand 20 mit Wandfuß 21 gefaßt und im Inneren des Gehäuses 2 befe­ stigt. Zumindest ein Teil der Linsenwand 18, 20 und der Fuß 19, 21 können einstückig mit dem Gehäusemantel 5 gefertigt sein (z. B. als Gußteil) und die Linsenfassung an der so bereit gestellten Gehäuseinnenwand gut kontaktierend, z. B. durch Anflanschen, befestigt sein, wodurch eine besonders gute Wärmeübertragung bzw. -ableitung erzielt wird. Auch kann nur der Fuß 19, 21 Teil des Gehäuses sein und die Linsenwand 18, 21 an diesem angeflanscht oder in sonstiger Weise gut wärmeableitend befestigt sein. Wichtig ist immer, daß der Fuß in unmittelbarer Nähe zumindest einer Quer- Kühlrippe 29 angeordnet ist bzw. mindestens eine, vorzugsweise jedoch mehrere Kühlrippen 29 in radialer Fußrichtung vorge­ sehen sind, zur direkten, optimalen Wärmeableitung.

Durch die beiden Linsenwände 18 und 20 wird der Innenraum des Gehäuses 2 in drei axial aufeinanderfolgende Kammern unterteilt und zwar in eine Lampenkammer 22, eine Linsen­ zwischenkammer 23 und eine Lichtleiterkammer 24. Diese drei Kammern sind zueinander praktisch luftundurchlässig ausge­ bildet.

Im Mantel 5 des Gehäuses 2 sind Lüftungsöffnungen 27 und 28, und zwar vorzugsweise als obere Öffnungen 27 und untere Öffnungen 28 ausgebildet, wobei vorzugsweise jeweils einer oberen Öffnung 27 eine untere Öffnung 28 im wesentlichen vertikal, in koaxialer Ausrichtung, gegenüberliegt. Dabei kann in gleichem Radialschnitt bzw. Querschnitt, jeweils oben und unten, ein Öffnungspaar angeordnet sein, oder es können auch unten und oben jeweils mehrere Öffnungen, sich vertikal gegenüberliegend, vorgesehen sein. Dabei sind diese Öffnungen 27, 28 jeweils in unmittelbarer Nähe der Linsen­ wände 18, 20 angeordnet, also jeweils in den Zonen, in denen eine hohe Wärmeabfuhr erwünscht ist. So sind in deren beiden äußeren Kammern 22 und 24 jeweils an der Linsenwandseite jeweils ein Öffnungspaar 27, 28 vorgesehen, während der mittleren Kammer, also der Linsenzwischenkammer 23, zwei Öffnungspaare 27, 28, ebenfalls jeweils in unmittelbarer Nähe zu den Linsenwänden 18, 20, zugeordnet sind. Die Kühl­ rippen 3 sind dabei am Mantel 5 so angeordnet, daß sie nur in den Abschnitten vorgesehen sind, in denen eine Wärmeabga­ be angestrebt wird. Sie befinden sich an der Mantelaußensei­ te der Kammer 22, der Kammer 23 und am linsenseitigem Ende der Kammer 24. An der lichtleiterseitigen Mantelfläche der Kammer 24 sind Kühlrippen 3 nicht unbedingt notwendig, da in dieser Kammer bis auf die der Linsenwand 20 nächstliegenden Zone praktisch keine Wärme mehr abzuführen ist.

In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfin­ dungsgemäßen Lichtgenerators aufgezeigt. Es ist zwar zu erkennen, daß der Lichtgenerator 30 im wesentlichen den gleichen Aufbau hat wie der Lichtgenerator 1, nur daß noch einige zusätzliche Elemente hinzugekommen sind.

So ist zwischen den beiden Sammellinsen 10 und 11, also in der Linsenzwischenkammer im wesentlichen mittig ein zusätz­ licher Wärmefilter (IR-Filter) 31 vorgesehen, der in glei­ cher Weise wie die beiden Linsen 10 und 11 am Außenumfang über wärmeleitfähiges Material gefaßt ist, das wiederum in einer radialen Trennwand bzw. einer Filterwand 32 mit wärme­ leitendem Fuß 33 aufgenommen ist, bzw. diese mitbildet. Durch die Filterwand 32 wird die Linsenzwischenkammer nun­ mehr in zwei Kammern unterteilt und zwar in die beiden Filterkammern 25 und 26. Jeder Filterkammer 25 und 26 ist mindestens ein Paar Lüftungsöffnungen 27, 28 zugeordnet, so daß in den Kammern 25, 26 die durch die Ausfilterung der IR-Strahlen angesammelte Wärme durch die oberen Öffnungen 27 in ausreichendem Maße unter Kaminwirkung abgeführt wird. Es ist zwar zu erkennen, daß die Kühlrippen 29 über die ganze Länge der Lampenkammer 22 und der Filterkammern 25 und 26, sowie am Anfang der Lichtleiterkammer 24, bei letzterer nur in unmittelbarer Nähe der Lüftungsöffnungen 27, 28, vorgesehen sind, nicht jedoch im weiteren, lichtleiterseitigen Verlauf der Lichtleiterkammer 24. Dies ist letztendlich nicht nötig, da durch die beiden Bremslinsen 10, 11 mit ihrer IR-Be­ schichtung 4, sowie der zusätzlichen IR-Filter 31, auch bei sehr hoher Lampenbestückung bis zu einer Leistung von 2000 Watt, die Wärmestrahlen so weit ausgefiltert und in der Zone bis nahe der zweiten Linse 11 stufenweise abgeführt werden, daß eine weitere, endseitige Wärmeabfuhr nicht mehr notwen­ dig ist. Bei Generatoren mit hohen Leistungen werden diese Kühlrippen vorzugsweise zueinander bzw. zu restlichen Gehäu­ seteil isoliert.

Aus Fig. 2 ist des weiteren zu erkennen, daß bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Lichtleiterkammer 24 eine verhältnismäßig bedeutend längere Erstreckung aufweist als beim Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1. Der Grund dafür ist die Anordnung mindestens eines oder, wie in Fig. 2 darge­ stellt, zweier oder mehrerer Tageslichtleiter 35, die aus einem Lichtleiter-Faserbündel bestehen, die durch ein Kopp­ lungsstück 36, mit Kopplungsstück-Führung 37, ähnlich wie der abführende Lichtleiter 14, gefaßt und durch den Gehäuse­ mantel 5 in das Gehäuseinnere hineinreichend angeordnet sind. Die Tageslichtleiter 35 sind dabei winklig zur Läng­ serstreckung des Gehäuses angeordnet und zwar so, daß das über diese eingebrachte Tageslicht voll in das in die Kammer 24 sich öffnende Ende des ab führenden Lichtleiters 14 ein­ fällt. Des weiteren ist ein Sensor 38 vorgesehen, der die Lichtintensität am Einfallende des Lichtleiters 14 mißt und mit dem Vorschaltgerät 39 der Lampe 9 in Verbindung steht. Dieses Vorschaltgerät 39, das je nach Größe des Lichtgenera­ tors in dessen Inneren oder als separates Bauteil ausgebil­ det und angeordnet sein kann, ist vorzugsweise regelbar und zwar in Abhängigkeit von den vom Sensor 38 erhaltenen Werte. Zeigt der Sensor 38 nämlich an, daß eine bestimmte Licht­ intensität im Leiter 14 erreicht ist, dann wird das Vor­ schaltgerät 39 die Lampe 9 dahingehend beeinflussen, daß sie weniger Licht abgibt bzw. diese dimmt oder gar ganz abschal­ tet. Die Zuschaltung der Lampe 9 kann somit bedarfsweise und mit unterschiedlicher Intensität vorgenommen werden.

Somit kann der Lichtgenerator 30 unter Tageslicht, Kunst­ licht oder Tages-Kunst-Mischlicht im wesentlichen gleich gut funktionieren, wodurch insbesondere in Gegenden mit viel intensivem Tageslicht eine erhebliche Energieeinsparung erzielt werden kann.

Selbstverständlich können zur Einspeisung von Tageslicht, statt der Tageslichtleiter 35 Lichtleitrohre verwendet werden. Des weiteren ist anzumerken, daß die Angaben in bezug auf die Anordnung der Lüftungsöffnungen 27, 28 mit oberen Lüftungsöffnungen 27 und unteren Luftöffnung 28 selbstverständlich immer im Zusammenhang mit der Anordnungs­ weise des Lichtgenerators stehen. Bei der Anordnung des Lichtgenerators an einer vertikalen Wand sind die Lüftungs­ öffnungen 27, 28 selbstverständlich in einer um 90° ver­ schwenkten Anordnung vorzusehen, bezogen auf eine horizonta­ le Generatoranordnung. Wichtig ist, daß in der jeweiligen Generator-Befestigungsanordnung die Lüftungsöffnungen immer eine vertikale Ausrichtung haben, so daß die Kaminwirkung mit voller Effizienz zustandekommen kann.

Für Anwendungsfälle in Ländern mit hoher Tageslichtintensi­ tät und -dauer und insbesondere da, wo kein elektrischer Strom für Kunstlichtbeleuchtung vorhanden ist, kann der Lichtgenerator auch so ausgestaltet sein, daß er im wesent­ lichen nur noch aus der Lichtleiterkammer, mit zuführenden Tageslichtleitern und ab führenden Lichtleiter sowie eventu­ ell zusätzlichen Filtern und/oder Farbfiltern besteht. Hierdurch wird eine billige Beleuchtung in Räumen ohne Tageslicht, z. B. zentrale Innenräume, Kellerräume, fenster­ lose Zimmer bzw. Gebäude, erreicht.

Bezugszeichenliste

1. Lichtgenerator, 1ste Ausf.
2. Gehäuse
3.-
4. IR-Filter-Beschichtung
5. Gehäusemantel
6. 1te Stirnwand
7. 2te Stirnwand
8. Hohlspiegel
9. Hochleistungslampe
10. 1te Sammellinse
11. 2te Sammellinse
12. Kopplungsstück
13. Kopplungsstück-Führung
14. Lichtleiter
15. Brennpunkt, 1te Linse
16. Strahlenbündel, parallel
17. Brennpunkt, 2te Linse
18. 1te Linsenwand
19. Fuß
20. 2te Linsenwand
21. Fuß
22. Lampenkammer
23. Linsenzwischenkammer
24. Lichtleiterkammer
25. Filterkammer
26. Filterkammer
27. Lüftungsöffnung, oben
28. Lüftungsöffnung, unten
29. Kühlrippen
30. Lichtgenerator, 2te Ausf.
31. IR-Filter
32. Filterwand
33. Fuß
34. -
35. Tageslichtleiter
36. Kopplungsstück
37. Führung
38. Sensor
39. Vorschaltgerät.

Claims (14)

1. Lichtgenerator zur Einspeisung von Licht in Lichtleit­ fasern oder -rohre, mit

• - einem Gehäuse, das in seinem Mantelteil Außen-Kühlrippen und Kühlöffnungen aufweist,
• - an der einen Gehäusestirnwand über ein Kopplungsstück mit seinem einem Ende befestigten Lichtleiter,
• - einer Hochleistungslampe, wie Halogendampflampe, die mit einem Hohlspiegel einseitig so umgeben ist, daß das ausge­ strahlte Licht in das Lichtleiterende fällt
• - einem IR-Filter, der zwischen Hohlspiegelöffnung und Lichtleiterende angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß zwischen Hohlspiegel (8) und Lichtleiterende (14) in axialer, beabstandeter Aufeinanderfolge zwei Sammellinsen (10, 11) so angeordnet sind, daß das von der zweiten Linse (11) konzentrierte Licht im wesentlichen ganz in den Licht­ leiter (14) fällt,
• - daß als IR-Filter min. die erste Linse (10) eine entspre­ chende wärmeableitende Beschichtung (4) aufweist,
• - daß die Linsen (10, 11) im Gehäuse (2) so befestigt bzw. angeordnet sind, daß sie in Achsquerrichtung wandähnlich abschließend (18, 20) wirken, axial aufeinanderfolgende, geschlossene Kammern (22, 23, 24) bildend,
• - daß die Lüftungsöffnungen (27, 28) in dem Gehäusemantel (5) im wesentlichen vertikal weisend so angeordnet sind, daß jede Kammer min. eine obere (27) und eine untere (28) Öff­ nung aufweist.

2. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlspiegel (8), Lampe (9) und Linsen (10, 11) so ausgebildet und zueinander angeordnet sind, daß die Brennpunkte des Spiegels (8) und der Lampe (9) auf den Brennpunkt (15) der ersten Linse (10) fokussiert sind, die Lampen-Lichtstrahlen in ein paralleles Strahlenbün­ del (16) umwandelnd.

3. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (27, 28) paarweise angeordnet sind, so daß immer einer oberen Öffnung (27) eine untere Öffnung (28) im wesentlichen vertikal und gleichzei­ tig koaxial gegenüberliegt (Kaminwirkung).

4. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikal ausgerichteten Lüftungsöffnungspaare (27, 28) jeweils im wesentlichen in unmittelbarer Nähe der Gehäuse-Kammern-Innenwände (18, 20, 32) angeordnet sind.

5. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlspiegel (8) im wesentli­ chen unmittelbar an der der Lichtleiterkopplungs-Stirnwand (7) gegenüberliegenden Stirnwand (6) des Gehäuses angeordnet ist.

6. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (29) Quer-Um­ fangsrippen sind, die vorzugsweise an den den Gehäusezwi­ schenwänden (18, 20, 32) benachbarten Regionen des Gehäuse­ mantels (5) angeordnet sind.

7. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Linsenzwischenkammer, d. h. in der Kammer zwischen den beiden Linsen (10, 11), minde­ stens ein zusätzlicher IR-Wärmeschutz-Filter (31) angeordnet ist.

8. Lichtgenerator nach Anspruch 7, daß der IR-Filter (31) im wesentlichen die gleichen Umfangsabmessungen wie die Linsen (10, 11) aufweist und in im wesentlichen gleicher Weise im Gehäuseinnern abdichtend befestigt ist, die Linsen­ zwischenkammer in zwei Filterkammern (25, 26) unterteilend, so daß im Gehäuseinnern vier Kammern in axialer Aufeinand­ erfolge vorgesehen sind und zwar eine Lampenkammer (22), zwei Filterkammern (25, 26) und eine Lichtleiterkammer (24).

9. Lichtgenerator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Linsen (10, 11) und vorzugsweise auch der IR-Filter (31) jeweils an ihrem Umfang in einem der Gehäuseinnenform angepaßten, z. B. scheibenför­ migen, wärmeableitenden Wandelement (18, 20, 32) gefaßt sind und daß Linsen (10, 11), Filter (31), Kammerwände (18, 20, 32) und Gehäusemantelwand (5) mit Kühlrippen (29), in guter Wärmeleit-Verbindung stehen.

10. Lichtgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß min. ein in die Lichtleiterkam­ mer (24) einmündender Tageslicht-Leiter (35) oder -Hohllei­ ter angeordnet ist, dessen Licht in den ableitenden, stirn­ seitigen Lichtleiter (14) fällt.

11. Lichtgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Lichtleiterkammer (24) ein Lichtsensor (38) vorgesehen ist, der mit dem Lampenvor­ schaltgerät (39) verbunden ist und ein Zu- oder Abschalten der Lampe (9), entsprechend der Helligkeit des über die Tageslichtleiter (35) in das ableitende Lichtleiterende (14) eingebrachten Lichts, bewirkt.

12. Lichtgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Tageslichtleiter (35) im Gehäusemantel (5) über jeweils ein Kopplungsstück (36, 37) in zur Gehäuselängsachse geneigter, auf das abführende, stirnseitige Lichtleiterende (14) weisenden Ausrichtung angeordnet sind.

13. Lichtgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschaltgerät (39) entspre­ chend der vom Sensor (38) angezeigten Lichtintensität regel­ bar/dimmbar ist.