DE2415087A1 - Lichtquellenanordnung mit elektrischen niederspannungslampen - Google Patents

Description

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DIPL.-ING. C. STOEPEL · DIPL.-ING. W. GOLLWITZER ♦ DIPL.-ING. P.W. MOLL

674= LANDATJ/PFALZ · AM SCHÜTZENHOI" TEL·. 06341/8000,0085 · TELEX 453333

27. März 1974

SACHS Systemtechnik GmbH, Schweinfurt

"Lichtquellenanordnung mit elektrischen Niederspannungslampen"

Die Erfindung betrifft eine Lichtquellenanordnung mit elektrischen Niederspannungslampen. Solche Niederspannungslampen sind aus einer Reihe von Gründen den üblichen mit 110 oder 220 V Spannung betriebenen Lampen mit entsprechend ausgebildeten Widerstandsleuchtkörpern vorzuziehen. Niederspannungslampen sind gegenüber den genannten Lampen stossunempfindlich und weisen damit eine hohe Lebensdauer auf, was seinen Grund in dem Umstand hat, dass bei Niederspannung der Glühfaden aus einer verhältnismässig kurzen und damit verhältnisniässig festen Spirale bestehen kann. Des weiteren ist das Verhältnis von Lichtausbeute zu Wärmeentwicklung günstiger. Dies ist das Ergebnis der möglichen höheren Glühtemperatur. Trotzdem kann der Glaskolben der Lampe wegen der Kleinheit der Glühspirale kleingehalten werden, was wiederum dessen mechanische Festigkeit erhöht und so einen höheren Gasdruck in der Lampe ermöglicht. Auch dies führt wieder zu einer Erhöhung der Lebensdauer, da damit

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die Verdampfungsgeschwindigkeit der Glühspirale gesenkt wird. Bei Ausnutzung des einen hohen Gasdruck voraussetzenden Halogeneffektes zur Partikelrückführung von der Gaskolbeninnenfläche zur Glühspirale kann gleichzeitig Glühtemperatur und Lebensdauer erhöht werden.

Weitere Vorteile und Möglichkeiten der Niederspannungslampen sind bekannt, insbesondere aus dem Bereich der Kraftfahrzeuglampen. Dort liegen die zur Verfügung stehenden Spannungen bei 6, 12 oder 24 V.

Auch zur Raumbeleuchtung, z.B. in Gestalt von Stehleuchten, sind Niederspannungslanipen bekannt, die dann über .eisenkerngeschlossene Transformatoren an die weltüblichen Versorgungsnetze mit 110 bzw. 220 V und 50 bzw. 60 Hz angeschlossen werden. Solche Transformatoren sind aber gross und schwer, schliesslich auch teuer und bieten ggf. bei Stehleuchten noch den durch ihre vielen Nachteile keinesfalls ,aufwägbaren Vorteil, dass sie den Fuss der Stehleuchte entsprechend beschweren. Neben seinen bereits erwähnten Nachteilen setzt der Transformator die benötigte elektrische Leistung zu einem nicht geringen Teil, manchmal sogar bis zu gefährlichen Grenzen, in Wärme um. Dies bedeutet, dass sich derartige Massnahmen zur Verwendung der an sich sehr wünschenswerten Niederspannungs lampen in der Praxis und auf dem Markt bisher nicht durchsetzen konnten. Es sei denn, Kleinstlampen mit Niederspannungs spei sung waren technische Voraussetzung für die Funktion von Geräten, wie z.B. in Geräten, in denen eine möglichst punktförmige Lichtquelle notwendig ist.

Eine weitere bekannte Anwendungsmöglichkeit von Niederspannungslampen sind die als Kerzenersatz gedachten Lampen für Weihnachtsbäume, die jedoch zur Umgehung des schweren und teueren Transformators in Serie geschaltet sind. Fällt eine

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Lampe aus, wird eine ganze Lampenreihe stromlos, es sei denn, es sind die wiederum kostspieligen bekannten Überbrückungsschalter in diese Lampen eingebaut.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel und Wege aufzuzeigen, wie Niederspannungslampen beschaffen sein sollen und in Anordnungen untergebracht sein können, die eine volle Ausnutzung der ihnen zuzuschreibenden Vorteile erlauben, ohne dass die mit ihrer Stromversorgung aus dem üblichen Stromversorgungsnetz zusammenhängenden Nachtelle auftreten.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Lichtquellenanordnung mit elektrischen Niederspannungslampen, bei welcher unter der Oberfläche einer beliebigen plattenförmigen Unterlage eine mit Wechselstrom im Bereich niedriger Ultraschallfrequenz gespeiste Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes über der Oberfläche der plattenförmigen Unterlage als Primärgerät angeordnet ist und Sekundärgeräte mit durch diese getragenen oder in diesen angeordneten Niederspannungslampen und mit diesen verbundener Wicklung zur Stromversorgung der Lampe bzw. Lampen, die in das durch das Primärgerät gebildete Feld einbringbar und auf der plattenförmigen Unterlage abstellbar, verschiebbar und lösbar haftbar sind, vorgesehen sind. Unter dem Bereich niedriger Ultra-Schallfrequenz ist vorzugsweise der zwischen 5 und 20 KHz . Es ist z.B. möglich, eine Tischleuchte beliebiger Gestaltung zum Ausleuchten beliebiger Räume bzw. Objekte mit einer Nie— derspannungslampe auszustatten und im Fuß der Tischleuchte eine mit dieser Niederspann-ungslampe in Verbindung stehende Wicklung vorzusehen. Für den Leuchterfuß ergibt sich die einzige Einschränkung, dass er nicht aus elektrisch niederohmig leitendem Werkstoff bestehen darf.

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Das Gerät ist extrem einfach und billig. Des weiteren kann durch Auswahl der Windungszahl der Wicklung im Leuchtenfuß die Betriebsspannung beliebig, also auch beliebig niedrig, gewählt werden. Schliesslich ist durch die Streuinduktivität der Wicklung eine verlustlose Regelung der Stromzufuhr möglich. Geht man davon aus, dass das Primärgerät auch zur Versorgung einer Vielzahl anderer Sekundärgeräte herangezogen werden kann, wird die Anordnung noch billiger. Im Gegensatz zur Verwendung eines 50 Hz-Transformators genügt eine Wicklung mit ganz geringer Windungszahl um die für die Speisung der Lampe erforderliche Spannung aufzubringen. Diese Wicklung geringer Windungszahl hat einen Ohra'schen Widerstand, dessen Grosse vernachlässigbar ist.

Wird die Lampe genau über die Spule des Primärgerätes gestellt, ist die höchste Energieübertragung gegeben. Die Lampe leuchtet hell. Durch einfaches Verschieben auf der plattenförmigen Unterlage kann das Licht stufenlos reguliert werden. Es wird mit zunehmender Entfernung τοη der Spule des Primärgerätes dunkler. Diese Regelung ist verlustfrei und billiger und einfacher wohl nicht mehr durchzuführen. Des weiteren fehlt schliesslieh eine galvanische Verbindung durch stromführende Teile, was ein nicht zu unterschätzender Sicherheitsfaktor ist.

Es ist auch möglich,neben der Anordnung von Niederspannungslampen in Tischleuchten der üblichen Ausbildung die Niederspannungslampen in beliebigen anderen Gerätschaften unterzubringen. Beispielsweise können Unterlagen bzw. Untersetzer aus durchscheinendem bzw. durchsichtigem Werkstoff für beliebige Gefäße mit einer solchen Niederspannungslampe ausgestattet ^verden. Es ist möglich, auch im Boden von Gefäßen aus durchscheinendem bzw. durchsichtigem Werkstoff selbst direkt solche Niederspannungslampen anzuordnen«

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Die unlösbare und nicht mehr austauschbare Verbindung von Lampe und Gerät wird erst unter den erfindungsgemäss erzielten Voraussetzungen möglich. Die'erfindungsgemässe Anordnung verhindert überlastende Einschaltstromstösse am Glühfaden, so dass infolge dieser Konstantstromspeisung die Lebensdauer des Glühfadens ganz erheblich wächst. Diese Voraussetzung wird durch die Ankopplungsspule mit einem induktiven Vorwiderstand geschaffen. Eine Speisung der Glühlampe mit Konstantspannung wurde diese dagegen sehr viel früher durchbrennen lassen, was gegebenenfalls wirtschaftlich nicht mehr zu vertreten wäre.

Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung verschiedener in den beigefügten Zeichnungen rein se hematisch und beispielsweise dargestellter Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 1 zeigt eine Tischleuchte mit der erfindungsgemässen Ausstattung, in

Fig. 2 ist ein Ersatzschaltbild der Anordnung wiedergegeben,

Fig. 3 zeigt eine mit einer Niederspannungslampe ausgestattete Unterlage für ein Gefäß,

Fig. 4 schliesslich gibt ein Gefäß, das selbst mit einer Niederspannungslampe ausgestattet ist, wieder.

Die in Fig. 1 dargestellte Tischleuchte weist üblichen Aufbau und übliche Ausstattung auf. Sie ist mit einem Fuß 1 uftd

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einem Schirm 2 versehen. Am oberen Ende des Fußes 1 ist ein z.B. als einfache Steckarmatur ausgebildeter Sockel für die Niederspannungslampe 4, die mit einem Glühfaden 5 und von diesem zum Quetschfuß 6 der Lampe führenden Zuleitungsdrähten 7 versehen ist. Diese Zuleitungsdrähte 7 werden mit ihren entsprechend ausgebildeten freien Enden in den Steckersockel 3 eingeführt. Selbstverständlich ist auch jede beliebige und bekannte andere Fassungsart möglich.

Im Fuß 1 der Tischleuchte ist eine Wicklung 8 angeordnet, von der Verbindungsdrahte 9 zum Steckersockel 3 führen. Leuchtenfuß und Leuchtenschirm können beliebig ausgeführt werden. Es sind hier ebenso wenig Grenzen gesetzt wie bei Tischleuchten der konventionellen Art, die auf direktem Wege über metallische Leiter mit dem Stromversorgungsnetz in galvanischer Verbindung stehen. Es besteht lediglich die unbedeutende Einschränkung, dass der Leuchtenfuß nicht aus elektrisch niederohmig leitendem Material bestehen soll.

Durch beliebige Vorwahl der Windungszahl der Wicklung 8 kann die Betriebsspannung für die Niederspannungslampe 4 je nach den bestehenden Gegebenheiten beliebig niedrig gewählt werden. Daneben bildet die Streuinduktivität der Wicklung 8 einen induktiven und verlustfreien Vorwiderstand, wie anhand des Ersatzschaltbildes nach Fig. 2 näher erläutert werden soll. Dort ist die Wicklung des Primärgerätes mit 10 und dessen Kapazität, die mit der Wicklung 10 zusammen einen Schwingkreis bildet, mit 11 bezeichnet. Die weitere Ausbildung dieses Primärgerätes ist nioht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und bereits in anderen auf den Erfinder zurückgehenden Anmeldungen beschrieben. Die dem Sekundärgerät, also der Tischleuchte, zugeordnete Wicklung 8 ist in Reihe mit dem Lastwiderstand 12, der durch den Glühdraht 5 der Lampe 4 gebildet wird,

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geschaltet. Die Streuinduktivität der Wicklung 8 ist durch eine weitere Wicklung 8a angedeutet.

Die Streuinduktivität 8a wird um so wirkungsvoller, je höheren Strom der Lastwiderstand 12 entnimmt. Damit entsteht eine selbsttätige Strombegrenzung. Dem Lastwiderstand 12 wird also nicht eine bestimmte Spannung aufgezwungen. Dies er-' gibt einen weiteren schonenden und die Lebensdauer der Lampe erhöhenden Effekt.

Darüberhinaus kann das Licht der Tischleuchte in einfachster Weise leistungsgeregelt werden. Steht die Leuchte genau über dem Primärgerät, befindet sich also die Wicklung 8 genau über der Y/icklung 10 des Primärgerätes, ist die höchstmögliche Energieübertragung vorhanden, die Lampe leuchtet also hell. Durch einfaches Verschieben aus dieser Stellung zur Seite hin kann die Helligkeit der Lampe stufenlos geregelt werden. Sie wird mit zunehmender Entfernung dunkler. Diese Regelung ist verlustfrei.

Durch die Versorgung der Leuchte ohne vorhandene stromführende metallische Verbindungsleiter ist der Betrieb äusserst sicher. Fällt eine solche Leuchte z.B. einmal um, gerät sie automatisch aus dem versorgenden elektromagnetischen Wechselfeld und erlischt. Fällt sie z.B. vom Nachttisch ins Bett, ist sie automatisch abgeschaltet.Es können weder Schaden durch die Elektrizität noch durch die von der Lampe entwickelte Wärme entstehen. Da Niederspannungslampen, wie eingangs beschrieben, in kleinsten Ausmaßen hergestellt werden können, ergeben sich praktisch unüberschaubare weitere Einbaumöglichkeiten-,

SQo können z.B. Untersetzer bzw. Unterlagen von Geräten und Gefäßen, sofern sie aus durchsichtigem oder durchseheinendem

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Werkstoff bestehen, mit entsprechend ausgebildeten Lampen, z.B. mit Kleinstglühlampen und einer Wicklung zu deren Versorgung ausgestattet werden. Diese Lampen können auch in den Geräten bzw. Gefäßen selbst angeordnet werden.

In diesem Zusammenhang sollen nachstehend lediglich zwei Beispiele beschrieben und erläutert werden, die Lösungen für ein in der heutigen zivilisationsabhängigen Gesellschaft wichtigen Problemes bieten.Es wurde festgestellt, dass beim Fernsehen der Bildschirm als einzige Lichtquelle ungünstig und bei längerer Einwirkung sogar gesundheitsschädlich sein kann. Es hat sich demgemäss die Erkenntnis durchgesetzt, dass eine geringe Erhellung des Raumes, unabhängig von* derjenigen durch den Bildschirm des Fernsehgerätes, wünschenswert oder notwendig ist. Andererseits pflegen die Konsumenten von Fernsehprogrammen daneben Getränke und dergleichen zu konsumieren.Es bietet sich hier unter Ausnutzung der vorliegenden Erfindung der Weg an, die entsprechenden notwendigen Geräte bzw. Gefäße, z.B. zum Getränkekonsum, entsprechend als Lichtquellen auszubilden. Dies ergibt zum einen die erwünschte vom Fernsehschirm unabhängige Lichtquelle. Diese Lichtquelle dient gleichzeitig als Wegweiser zu den Getränken oder dergleichen im weitgehend abgedunkelten Raum. Schliesslich kann die Helligkeit dieser Lichtquelle bzw. Lichtquellen in der vorgeschriebenen Art und Weise einfach und verlustfrei geregelt werden.

In Fig. 3 ist ein Weinglas 21, z.B. in der bekannten Römerform angedeutet, das auf einem Untersetzer 22 steht. Dieser Untersetzer kann ggf. wie angedeutet, mit einem Rand 23 versehen sein, in welchen der Fuß 24 des Weinglases 21 einschnappen kann, so dass der Untersetzer 22 mit dem Glas bewegt wird.

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Ebenso kann aber auch der Untersetzer als selbständiges Teil ausgebildet sein, ggf. mit Mitteln zur vollständigen oder wenigstens teilweisen Haftung auf der plattenförmigen Unterlage, z.B. einer Tischplatte, unter deren Oberfläche sich das bzw. die Primärgeräte befinden.

Im Untersetzer 22 ist nun eine Kleinstglühlampe 25 mit einem Glühfaden 26 angeordnet. Durch die Quetschfüße 27 der Lampe 25 führen Verbindungsdrähte 28 zu der ebenfalls im Untersetzer 22 untergebrachten Wicklung 29.

Ist der Untersetzer 22 mit dem Glas 21 verbunden, genügt es, das Glas mit dem Untersetzer in den Bereich des durch das Primärgerät erzeugten elektromagnetischen Feldes zu bringen und die Lampe 25 leuchtet auf in von der Entfernung zur Wicklung des Primärgerätes abhängiger Helligkeit. Ist der Untersetzer als selbständiges Teil ausgebildet, bleibt er auf der Tischplatte bei Entfernen des Glases liegen und dient als Wegweiser für die Rückführung des Glases auf den Tisch.

Eine weitere Möglichkeit ist in Fig. 4 angedeutet. Danach kann eine Lampe 31' direkt im Fuß bzw. dem Boden 32 eines Gefäßes z.B. eines Trinkglases 33 untergebracht sein. Die Böden derartiger Gläser sind in aller Regel mit einer Höhlung 34 versehen. Ist dies nicht der Fall, kann sie für diese speziell ausgebildeten Gläser vorgesehen werden. In dieser Höhlung kann nun die Lampe 31, die in einen Teil 35 aus durchsichtigem oder durchscheinendem Werkstoff eingegossen ist, der in seiner Formgebung und Grosse derjenigen der Höhlung 34 entspricht, untergebracht sein. Auch hier steht die Lampe 31 über Leitungen 36 wieder mit einer WidsLung 37 in Verbindung, die ebenfalls in das Teil 35 eingegossen ist» Dieses Teil 35 kann in einfachster Weise in der Höhlung 34 des Gefäßbodens eingebracht und dort festgelegt, z.B. verklebt werden.

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Durch entsprechende TCahl der Glasforraen und Glasfarben lassen sich die verschiedenartigsten Lichteffekte erreichen, wobei
u.a. auch die gerichtete Lichtleitfähigkeit des Glases ausgenutzt werden kann. Die Zahl der Effekte lässt sich noch durch Abdeckung entsprechender Bereiche des Gefäßbodens vergrössem.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   ( 1.)JLichtquellenanordnung mit elektrischen Niederspannungslarapen, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Oberfläche einer beliebigen plattenförmigen Unterlage eine ' mit Wechselstrom im Bereich niedriger Ultraschallfrequenz gespeiste Spule zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wechselfeldes über der Oberfläche der plattenförmigen Unterlage als Primärgerät angeordnet ist und Sekundärgeräte mit durch diese getragenen oder in diesen angeordneten Niederspannung s.lampe η und mit diesen verbundener Wicklung zur' Stromversorgung der Lampe bzw. Lampen, die in das durch das Primärgerät gebildete Feld einbringbar und auf der plattenförmigen Unterlage abstellbar, verschiebbar und lösbar haftbar sind, vorgesehen sind.
2. 2.) Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sekundärgerät eine Tischleuchte beliebiger Gestaltung mit einer Niederspannungslampe und einer im Fuß der Tischleuchte angeordneten und mit der Niederspannungslampe in Verbindung stehenden Wicklung vorgesehen ist.
3. 3.) Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Sekundärgerät eine beliebig ausgebildete Unterlage bzw. ein Untersetzer für Gerätschaften vorgesehen ist, der aus durchscheinendem bzw. durchsichtigem Werkstoff besteht und mit einer Niederspannungslampe und einer mit dieser in Verbindung stehenden Wicklung ausgerüstet ist. ■ ■ ■

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4. 4.) Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1, dadurch geeknnzeichnet, dass als Sekundärgeräte in das durch das Primärgerät erzeugte elektromagnetische Wechselfeld einzubringende Gerätschaften, vorzugsweise Gefäße aus durchsichtigem bzw. durchscheinendem Material vorgesehen sind, in deren Boden bzw. Sockel eine Niederspannungslampe und in Verbindung mit dieser eine Wicklung angeordnet sind.
5. 5.) Lichtquellenanordnung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung zur Stromver sorgung der Lampe bzw. Larapen gleichzeitig als Streuinduktivität zur selbsttätigen Strombegrenzung dient.

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