DE20313782U1

DE20313782U1 - Taschenleuchte, insbesondere Stableuchte und Leuchtmittelschaltung hierfür

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Publication number: DE20313782U1
Application number: DE20313782U
Authority: DE
Original assignee: Witte und Sutor GmbH
Current assignee: Witte und Sutor GmbH
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2013-07-18

Description

S:\IB5DUP\DUPANM\200309\4 6060007-2 0031678.doc

Anmelder:

Witte + Sutor GmbH

Steinberger Strasse 2

71540 Murrhardt

46060007 04.09.2003

ABU/LBE

Titel: Taschenleuchte, insbesondere Stableuchte und Leuchtmittelschaltung hierfür

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Taschenleuchte, insbesondere eine Stableuchte, mit einem Aufnahmefach für Energieträger und mit wenigstens einer Leuchtdiode als Leuchtmittel. Derartige Taschenleuchten sind in vielfältiger Art und Weise bekannt. Als Energieträger kommen insbesondere Batterien (galvanische Primärelemente) oder Akkumulatoren (galvanische Sekundärelemente) in Betracht. Um für Taschenleuchten geeignete Leuchtdioden (LED) zum Aufleuchten zu bringen, ist eine vergleichsweise hohe Schwellleuchtspannung von cirka 3 bis 4 V erforderlich. Bekannte Batterie- oder Akkuelemente weisen eine Nennspannung von 1,2 V bis 1,5 V auf. Zum

Betreiber einer Taschenleuchte mit Leuchtdioden sind folglich mindestens zwei bekannte Batterieelemente, beispielsweise zwei Monobatterien, erforderlich. Bei Verwendung von Akkumulatoren sind entsprechend viele Akkuelemente erforderlich, um auf die entsprechende Schwellleuchtspannung zu gelangen.

Bei direktem Batterie- oder Akkumulatorenbetrieb, bei dem also die Leuchtdiode direkt an die Batterie- beziehungsweise den Akkumulator angeschlossen ist, sind wenigstens drei oder mehr Batterie- beziehungsweise Akkumulatorzellen erforderlich. Leuchten mit weniger Batterie- beziehungsweise Akkumulatorzellen leuchten aufgrund der zu geringen, unter der Schwellleuchtspannung der Leuchtdiode liegenden LED-Versorgungsspannung nicht beziehungsweise nicht optimal.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Taschenleuchte mit Leuchtdioden als Leuchtmittel bereitzustellen, die vergleichsweise klein baut und die mit Energieträgern betreibbar ist, deren Nennspannung unterhalb der Schwellleuchtspannung der entsprechenden Leuchtdioden liegt.

Diese Aufgabe wird mit einer Taschenleuchte der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass dem Leuchtmittel eine Leuchtmittelschaltung vorgeschaltet ist, welche die Schaltungseingangsspannung, das heißt die Entladespannung der Energieträger, in eine über der Schwellleuchtspannung der Leuchtdiode liegende, geeignete LED-Versorgungsspannung

umwandelt. Das Vorsehen einer derartigen, geeigneten Leuchtmittelschaltung dient dazu, die

Schaltungseingangsspannung, also die Entladespannung der Energieträger, derart "hochzusetzen", dass eine LED-Versorgungsspannung bereitgestellt wird, die oberhalb der Schwellleuchtspannung liegt. Erfindungsgemäß kann die Schaltungseingangsspannung im Bereich von 1,5 bis 10 V liegen; die umgewandelte LED-Versorgungsspannung liegt vorteilhafterweise im Bereich von 4,5 bis 12 V. Erfindungsgemäße Leuchten kommen folglich mit weniger Batterien oder Akkumulatoren aus als bekannte LED-Taschenleuchten.

Die Leuchtmittelschaltung weist hierbei vorteilhafterweise einen DC-DC-Wandler auf, der die Schaltungseingangsspannung in eine Wechselspannung umwandelt, die Wechselspannung in eine höher frequente Wechselspannung transformiert und die transformierte Wechselspannung in die gleichgerichtete LED-Versorgungsspannung umwandelt. Durch Vorsehen eines derartigen DC-DC-Wandlers kann eine Eingangsgleichspannung in eine höher voltige Ausgangsgleichspannung umgewandelt werden.

Vorteilhafterweise ist die Leuchtmittelschaltung derart ausgebildet, dass ein weitgehend konstanter LED-Versorgungsstrom bei abnehmender Entladespannung bereitgestellt wird. Dies führt dazu, dass die Leuchtdiode aufgrund des weitgehend konstanten LED- Versorgungsstrom eine gleichbleibende Leuchtstärke aufweist. Insbesondere bei LEDs

ist die Leuchtstärke stark abhängig von dem die Leuchtdioden durchfließenden Strom.

Die Leuchtmittelschaltung ist vorteilhafterweise außerdem so ausgebildet, dass bei Erreichen einer Schwellentladespannung die Entladespannung auf dem Niveau einer Grundspannung wenigstens weitgehend konstant gehalten wird bei dann abnehmendem LED-Versorgungsstrom. Dies hat den Vorteil, dass die von den Energieträgern zur Verfügung gestellte Energie optimal genutzt werden kann. Der LED-Versorgungsstrom wird zunächst so lange konstant aufrechterhalten, solange dieser Versorgungsstrom zur Verfügung gestellt werden kann. Erreicht die abnehmende Entladespannung eine Schwellentladespannung, dann wird nicht mehr der LED-Versorgungsstrom weitgehend konstant gehalten, sondern die Entladespannung, das heißt die Schaltungseingangsspannung. Bei konstant gehaltener Entladespannung werden die Leuchtdioden von einem Reststrom durchflossen, der ein vergleichsweise langes Nachglimmen der Leuchtdioden bewirkt. Dem Betreiber der Taschenleuchte wird dadurch signalisiert, dass die Energieträger in Kürze leer sein werden; er wird dazu angehalten, die Energieträger auszutauschen. Ferner vorteilhaft ist, dass bei Verwendung von Akkumulatoren als Energieträger eine die Akkumulatoren schädigende Tiefentladung nicht stattfindet. Die Grundspannung liegt vorteilhafterweise im Bereich einer zulässigen Entladespannung der Akkumulatoren. Hierdurch wird die Lebensdauer der Akkumulatoren gesteigert.

Die Grundspannung kann hierbei im Bereich der Schwellentladespannung liegen. Um noch einen gewissen Reststrom für das Nachglimmen der Leuchtdiode bereitzuhalten, kann die Grundspannung auch unter der Schwellentladespannung liegen.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Taschenleuchte Umschaltmittel ■ zur Umschaltung zwischen Akkubetrieb und Batteriebetrieb aufweist, wobei im Akkubetrieb die Leuchtmittelschaltung derart arbeitet, dass bei Erreichen einer Schwellentladespannung die Entladespannung auf dem Niveau einer Grundspannung wenigstens weitgehend konstant gehalten wird bei dann abnehmendem LED-Versorgungsstrom. Der Versorgungsstrom kann, wie bereits erwähnt, gleich oder kleiner der Schwellentladespannung sein. Im Batteriebetrieb hingegen kann eine unter der Schwellentladespannung liegende Tiefentladung der Energieträger stattfinden. Hierdurch wird erreicht, dass im Betrieb mit Akkuzellen eine die Akkuzellen schädigende Tiefentladung nicht stattfinden kann. Andererseits wird im Betrieb mit Batteriezellen die Leuchtdauer der LEDs maximiert, da eine Tiefentladung der Batteriezellen erfolgen kann.

Die Schaltungseingangspannung kann je nach verwendeten Batterie- oder Akkutypen leicht unterschiedlich sein. Die Leuchtmittelschaltung liefert vorzugsweise unabhängig von der Schaltungseingangsspannung einen konstanten LED-

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Versorgungsstrom.

Die Umschaltmittel können hierbei manuell betätigbar sein oder selbsttätig umschalten. Als manuell betätigbare Umschaltmittel kommen beispielsweise Umschaltstecker oder Schalter, beispielsweise in Form von Kipp-, Dreh-, Tastschalter in Betracht. Ein selbsttätiges Umschalten kann beispielsweise in Abhängigkeit der Entladecharakteristik der Energieträger erfolgen. Die Leuchtmittelschaltung vergleicht beispielsweise den zeitlichen Verlauf der Entladespannung mit hinterlegten Entladespannungen. Entspricht die erfasste Entladung einer Batteriekennlinie, so handelt es sich um Batteriezellen. Entspricht die überwachte Entladung einer Kennlinie von Akkuzellen, so befinden sich Akkuzellen im Aufnahmefach der Taschenleuchte.

Ein selbsttätiges Umschalten kann beispielsweise auch in Abhängigkeit der äußeren Gestaltung der Energieträger erfolgen. Dazu kann die Taschenleuchte beispielsweise Sensoren aufweisen, die den Energieträger abtasten. Aufgrund von charakteristischen Merkmalen an den Energieträgern kann dann festgestellt werde, ob es sich um Batteriezellen oder um Akkuzellen handelt.

Die eingangs genannte Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Leuchtmittelschaltung für eine erfindungsgemäße Taschenleuchte.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Taschenleuchte im Längsschnitt;

Figur 2 eine schematische Darstellung einer

Leuchtmittelschaltung der Taschenleuchte gemäß Figur 1; und

Figur 3 die Schaltungseingangsspannung und den LED-Versorgungsstrom der Taschenleuchte gemäß Figur 1, aufgetragen über die Zeit.

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Taschenleuchte 10 in Form einer Stableuchte dargestellt. Die Stableuchte 10 umfasst ein Aufnahmefach 12 für Energieträger 14, die bei dem Ausführungsbeispiel als zwei Trockenbatterien 18 ausgebildet sind. Anstelle von Trockenbatterien können entsprechende Akkumulatoren Verwendung finden. Ebenso können erfindungsgemäß lediglich eine Batterie/ein Akkumulator oder drei oder mehr Batterien/Akkumulatoren vorgesehen sein.

Die Stableuchte 10 umfasst Leuchtmittel 20 in Form von Leuchtdioden. Die Leuchtdioden 20 sind in einem abgeschirmten Leuchtraum 22 angeordnet, der von einer Optik 24 abgedeckt ist. Die Leuchtdioden 20 sind auf einer Platine 26 angeordnet, auf der weitere elektrische/elektronische Bauelemente vorgesehen sind. Insbesondere befindet sich auf der Platine 26 eine Leuchtmittelschaltung 28, welche die Schaltungseingangsspannung, die gleich der Entladespannung der Energieträger 16 ist, in eine über der Schwellleuchtspannung der Leuchtdioden 20 liegende LED-Versorgungsspannung umwandelt. Leuchtdioden benötigen zum Aufleuchten eine gewisse Schwellleuchtspannung, oberhalb derer die Leuchtdioden mit einer ausreichenden Helligkeit aufleuchten. Die Leuchtmittelschaltung 28, die insbesondere eine DC-DC-Wandler umfasst, wandelt die anliegende Gleichstromentladespannung der Energieträger 16 in eine Wechselspannung um. Die Wechselspannung wird dann in eine höher frequente Wechselspannung transformiert, welche wiederum in eine gleichgerichtete LED-Versorgungsspannung umgewandelt wird. Die LED-Versorgungsspannung liegt dabei über der Schwellleuchtspannung und insbesondere über der Schaltungseingangsspannung.

Durch die Leuchtmittelschaltung 28 wird folglich erreicht, dass Leuchtdioden, deren Versorgungsspannung normalerweise im Bereich von 3,5 - 4,5 V liegt, mit lediglich zwei Trockenbatterien, die zusammen lediglich eine Entladespannung von 3 V aufweisen, betrieben werden können. Die insgesamt vier

LEDs 20 sind in Reihe geschaltet und werden mit einem weitgehend konstanten Versorgungsstrom von cirka 32 bis 33 mA beaufschlagt. Durch die Reihenschaltung der LEDs 20 wird gewährleistet, dass die LEDs 20 mit gleichem Strom versorgt werden, das heißt sie haben eine weitgehend gleiche Helligkeit. Die Entladespannung der Energieträger, beziehungsweise die Schaltungseingangsspannung beträgt bei zwei Trockenbatterien cirka 3 V; bei zwei entsprechenden Akkumulatoren beträgt die Eingangsspannung cirka 2,4 V. Über die Leuchtmittelschaltung 28 wird eine LED-Versorgungsspannung von bis zu über 10 V bereitgestellt.

In der Figur 2 sind die Energieträger 16, die der Leuchtmittelschaltung 28 vorgeschaltet sind, und die Leuchtdioden 20, die der Leuchtmittelschaltung 28 nachgeschaltet sind, schematisch dargestellt. Die Entladespannung der Energieträger 16, die gleich der Schaltungseingangsspannung ist, ist bezeichnet mit Ue. Die LED-Versorgungsspannung ist bezeichnet mit Uled, der dazugehörige LED-Versorgungsstrom mit Iled· Der Schaltungseingangsstrom ist bezeichnet mit Ie- Bei der dargestellten Taschenleuchte ist U_E kleiner der Schwellleuchtspannung Uschweii und U_Led ist größer als Uschweii· Die Leuchtmittelschaltung 28 wandelt folglich die Schaltungseingangsspannung U_E in eine LED-Versorgungsspannung Uled, die oberhalb der Schwellleuchtspannung Uschweii liegt.

Figur 3 zeigt die Schaltungseingangsspannung U_E und den LED-Versorgungsstrom Iled aufgetragen über die Zeit. Wie dem

dargestellten Diagramm entnommen werden kann, ist die Leuchtmittelschaltung 28 derart ausgebildet, dass bis zu einem Zeitpunkt ti ein weitgehend konstanter LED-Versorgungsstrom Iled von ca. 32 - 33 mA für die Leuchtdioden bereitgestellt wird. Aufgrund der sich entladenden Energieträger nimmt die Schaltungseingangsspannung U_E bis zum Zeitpunkt ti ab. Erreicht die Schaltungseingangsspannung Ue, die gleich der Entladespannung der Energieträger ist, eine Schwellentladespannung U_Se, wird die Entladespannung U_E auf das Niveau einer Grundspannung U_G abgesenkt. Die Schaltungseingangsspannung U_E wird im Zeitraum größer ti konstant gehalten auf dem Wert der Grundspannung U_G. Die Grundspannung U_G ist gemäß Figur 3 kleiner der Schwellentladespannung Use· Erfindungsgemäß kann allerdings vorgesehen sein, dass die Grundspannung Ug auch gleich der Schwellentladespannung Use sein kann.

Dadurch, dass die Schaltungseingangsspannung beziehungsweise die Entladespannung Ue konstant gehalten wird, nimmt der LED-Versorgungsstrom Iled im Zeitraum t > ti ab. Selbst dann, wenn die Leuchtdioden mit einer Spannung versorgt werden, die unter der Schwellleuchtspannung Uschweii der Leuchtdioden liegt, glimmen die Leuchtdioden 20 noch vergleichsweise lange nach. Dies hat den Vorteil, dass der Betreiber der Taschenleuchte darauf aufmerksam gemacht wird, dass die Energieträger zur Neige gehen, ohne dass ein abruptes Versagen der Taschenleuchte stattfindet.

Vorteilhafterweise ist die Grundspannung Ug so bemessen, dass im Akkubetrieb der Taschenleuchte 10 die Akkuzellen bis zu ihrer zulässigen Entladespannung entladen werden, so dass eine die Akkuzellen schädigende Tiefentladung vermieden wird. Die Lebensdauer der Akkuzellen wird dadurch wesentlich verlängert.

Wie aus Figur 3 deutlich wird, kann sich die erfindungsgemäße Leuchtmittelschaltung dadurch auszeichnen, dass zunächst der' LED-Versorgungsstrom Iled konstant gehalten wird, und dass dann zu einem Zeitpunkt ti die Schaltungseingangsspannung, beziehungsweise die Entladespannung der Energieträger Ue, konstant gehalten wird.

Erfindungsgemäß kann die Leuchtmittelschaltung 28 derart ausgebildet sein, dass der Zeitpunkt ti als Zeitfenster ausgebildet ist.

Um einen optimalen Betrieb der Taschenleuchte zu gewährleisten, sieht die Taschenleuchte 10 Umschaltmittel in Form eines Umschalters 30 vor, mit dem zwischen Akkubetrieb und Batteriebetrieb der Taschenleuchte 10 umgeschaltet werden kann. Der Schalter 30 ist bei der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Taschenleuchte 10 auf der Platine 26 angeordnet. Der Schalter 30 kann so angeordnet sein, dass er von der Außenseite der Taschenleuchte 10 betätigbar ist. Andererseits ist denkbar, dass der Schalter 30 nur dann zugänglich, beziehungsweise betätigbar ist, wenn die Energieträger 16 ausgetauscht werden. Ferner kann

erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Schalter 30 selbsttätig umschaltet, wenn anstelle von Akkuzellen Batteriezellen, oder umgekehrt, eingesetzt werden. Ein selbsttätiges Umschalten kann beispielweise in Abhängigkeit von der Entladecharakteristik der Energieträger 16 sein. Aufgrund des verschiedenen Entladeverhaltens von Akkuzellen und Batteriezellen ist denkbar, dass die Leuchtmittelschaltung schon nach wenigen Sekunden, beziehungsweise nach wenigen Minuten, Rückschlüsse darauf ziehen kann, ob die Taschenleuchte mit Batteriezellen oder mit Akkuzellen betrieben wird. Ein Umschalten kann auch abhängig von der äußeren Gestaltung der Energieträger sein.

Im Akkubetrieb erfolgt eine Entladung der Akkuzellen gemäß dem in der Figur 3 gezeigten Diagramm. Im Batteriebetrieb findet hingegen eine unter der Schwellentladungsspannung Use liegende Tiefentladung der Energieträger statt. Die Energieträger können im Batteriebetrieb folglich vollständig entladen werden, wodurch die Leuchtdauer der Taschenleuchte 10 maximiert wird. Die Schaltung kann dabei derart ausgebildet sein, dass im Batteriebetrieb keine weitgehend konstante Grundspannung Ug aufrechterhalten wird. Vielmehr wird so lange wie möglich ein weitgehend konstanter LED-Versorgungsstrom Iled bereitgestellt. Der Zeitpunkt ti, an dem die Energieträger zu schwach sind, um den Versorgungsstrom Iled zur Verfügung zu stellen, tritt im Batteriebetrieb in der Regel zu einem späteren Zeitpunkt auf als im Akkubetrieb.

Sämtliche in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims

1. Taschenleuchte (10), insbesondere Stableuchte, mit einem Aufnahmefach (12) für Energieträger (14) und mit wenigstens einer Leuchtdiode (20) als Leuchtmittel, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leuchtmittel (20) eine Leuchtmittelschaltung (28) vorgeschaltet ist, welche die Schaltungseingangsspannung (U_E) in eine über der Schwellleuchtspannung (U_Schwell) der Leuchtdiode (20) liegende, geeignete LED-Versorgungsspannung (U_LED) umwandelt.

2. Taschenleuchte (10) nach einem der Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittelschaltung (28) einen DC-DC-Wandler umfasst, der die Schaltungseingangsspannung (U_E) in eine Wechselspannung umwandelt, die Wechselspannung in eine höherfrequente Wechselspannung transformiert, und die transformierte Wechselspannung in die gleichgerichtete LED-Versorgungsspannung (U_LED) umgewandelt.

3. Taschenleuchte (10), insbesondere Stableuchte, mit einem Aufnahmefach (12) für Energieträger(14) und mit wenigstens einer Leuchtdiode (20) als Leuchtmittel, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leuchtmittel (20) eine Leuchtmittelschaltung (28) vorgeschaltet ist, die derart ausgebildet ist, dass ein weitgehend konstanter LED- Versorgungsstrom (I_LED) bei abnehmender Entladespannung (U_E) bereitgestellt wird.

4. Taschenleuchte (10) nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittelschaltung (28) derart ausgebildet ist, dass bei Erreichen einer Schwellentladespannung (U_SE) die Entladespannung (U_E) auf dem Niveau einer Grundspannung (U_G) wenigstens weitgehend konstant gehalten wird bei dann abnehmendem LED- Versorgungsstrom (I_LED)

5. Taschenleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundspannung (U_G) gleich oder kleiner der Schwellentladespannung (U_SE) ist.

6. Taschenleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Aufnahmefach (12) für Energieträger in Form von Batteriezellen oder Akkuzellen, dadurch gekennzeichnet, dass Umschaltmittel (30) zur Umschaltung zwischen Akkubetrieb und Batteriebetrieb vorgesehen sind, wobei im Akkubetrieb die Leuchtmittelschaltung (28) gemäß den Merkmalen der Ansprüchen 4 oder 5 arbeitet und im Batteriebetrieb eine unter der Schwellentladespannung (U_SE) liegende Tiefentladung der Energieträger stattfindet.

7. Taschenleuchte (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltmittel (30) manuell betätigbar sind oder selbsttätig umschalten.

8. Leuchtmittelschaltung (28) geeignet für eine Taschenleuchte (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.