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WO2007020108A1 - Kühlsystem für einen scheinwerfer - Google Patents

Kühlsystem für einen scheinwerfer Download PDF

Info

Publication number
WO2007020108A1
WO2007020108A1 PCT/EP2006/008181 EP2006008181W WO2007020108A1 WO 2007020108 A1 WO2007020108 A1 WO 2007020108A1 EP 2006008181 W EP2006008181 W EP 2006008181W WO 2007020108 A1 WO2007020108 A1 WO 2007020108A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling
lamp housing
cooling system
housing
headlight
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/008181
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Klaus Stegmaier
Original Assignee
Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg filed Critical Arnold & Richter Cine Technik Gmbh & Co. Betriebs Kg
Priority to US11/990,565 priority Critical patent/US7857491B2/en
Priority to EP06776971A priority patent/EP1915569B1/de
Priority to DE502006005927T priority patent/DE502006005927D1/de
Priority to JP2008526454A priority patent/JP4700734B2/ja
Publication of WO2007020108A1 publication Critical patent/WO2007020108A1/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/60—Cooling arrangements characterised by the use of a forced flow of gas, e.g. air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
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    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
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    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/76—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical parallel planar fins or blades, e.g. with comb-like cross-section
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2131/00—Use or application of lighting devices or systems not provided for in codes F21W2102/00-F21W2121/00
    • F21W2131/40—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use
    • F21W2131/406—Lighting for industrial, commercial, recreational or military use for theatres, stages or film studios

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for a headlamp according to the preamble of claim 1.
  • a headlamp which is arranged in a headlight housing one or two sided sockelte light source, which consists of a lamp or a burner, for example a discharge lamp in the form of a metal halide lamp, and a Reflector which reflects the light emitted from the light source in the direction of a front opening of the headlight housing, which is closed by a transparent cover, such as a protective glass or lens disc.
  • a sockelte light source which consists of a lamp or a burner, for example a discharge lamp in the form of a metal halide lamp, and a Reflector which reflects the light emitted from the light source in the direction of a front opening of the headlight housing, which is closed by a transparent cover, such as a protective glass or lens disc.
  • a burning light source In addition to the emission of visible light rays, a burning light source generates in its arc or in its filament also in the infrared spectral range invisible heat radiation which is emitted by the following three processes to the environment of the light source:
  • the heat radiation is partially absorbed by the components surrounding the light source such as reflector, light source base and supply lines to the light source as well as by the headlight housing, which are thereby adversely affected in their material properties and even act as a secondary heat source,
  • the ambient air of the light source is heated, rises and draws cooler air from below in a convective cooling process.
  • a headlight with a light source, a reflector and a light exit opening in a cylindrical headlight housing is known, on which likewise convection cooling for the surroundings of the heat-emitting light source encircling, formed by fins ventilation channels are formed.
  • the slats are bent outside of the cylindrical headlight housing and crimped at their ends, so that on the one hand avoided the leakage of light from the interior of the headlight housing and on the other hand, the air flow is directed perpendicularly away from the headlight housing.
  • a headlight housing with arranged on the housing walls ventilation shafts with separate ventilation channels is known, which are separated by lamellae, so that there are uniform ventilation channels, flows through the cooling air into the interior of the spotlight housing.
  • the projecting into the interior of the headlight housing ends of the lamellae above and below the optical axis of the headlamp are again bent in opposite directions, so that the ends of the arranged above the optical axis slats are directed to the bottom of the headlight housing, while the below optical axis arranged ends of the slats directed to the top of the headlight housing and both sections are interconnected in a central horizontal part, so that an improved cooling air circulation is achieved by the headlight housing by the different orientation of the located inside the headlight housing ends of the slats.
  • the heat radiation emitted by the light source is also of other electrical and electronic components such as an ignitor and the electrical Supply lines heat to the interior of the headlamp housing, which is also dissipated by a convective cooling process.
  • the headlamp housing known headlamps are designed voluminous and heavily ribbed on its outer surface to increase the heat-emitting housing surface.
  • Object of the present invention is to provide a cooling system for a headlamp of the type mentioned, which dissipates the output from a light source and other components of the headlamp even with horizontally inclined headlight with maximum effect with minimal housing dimensions and located inside the headlight housing Cools components effectively.
  • the solution according to the invention makes use both of a convective air flow in the interior of the headlight housing and a convection flow extending around the headlight housing and of a cooling air flow directed perpendicularly or transversely at least to the convection flow flowing around the headlight housing. While the inner convection flow receives the heat emitted by the light source and the heat-generating components, rises and trailing cooler air from below, the convection flow flowing around the headlight housing causes cooling of the headlight housing.
  • the cooling air flow running transversely to these flows carries the heat load in the convection flow partly and in particular even when the headlamp is operated inclined relative to the horizontal.
  • a further advantage of the solution according to the invention is that the cooling air flow surrounding the convective air flows is significantly cooler than the convective air flows, so that the cooling system according to the invention also ensures improved contact protection.
  • the cooling system for a headlamp for dissipating the output from a light source and / or optical or current-carrying electrical and electronic components in a headlight housing with a lamp housing and a bottom pan heat with a guided inside the bottom trough and the lamp housing of the headlight housing first convection flow through a first Cooling device for a second convection flow flowing around the lamp housing at least partially in the circumferential direction and a second cooling device for a cooling air flow directed essentially perpendicular to the second convection flow and running parallel to the optical axis of the headlight.
  • the first cooling device comprises a arranged in the lamp housing sheath electroluminescent plate, in the interior of which the first convection flow is guided and flows around the second Konvetationsströmung, while the second cooling device consists of cooling channels, the parallel to the optical axis of the headlamp extending around the sheath current plate and are arranged at a radial distance to the sheath current plate in the lamp housing and the cooling air flow in the longitudinal direction of the headlamp housing, wherein the cooling channels are arranged at a small radial distance from the sheath current sheet and the second convection by the between the sheath current sheet and the Cooling channels formed gap runs.
  • first openings are arranged, which serve the heat removal from the inner convection flow to the outer convection flow or the cooling channels and the environment.
  • cooling channels between the substantially parallel to the optical axis extending cooling channels second openings for the passage of the convection flow can be provided, which serve to dissipate the heated air to the environment.
  • the second openings are formed parallel to the optical axis of the headlamp extending continuously from the front to the back of the headlight housing.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that a plurality of distributed over the circumference of the headlight housing second openings are provided so that the dissipated by the convection flow heat to no strong heating of the headlight housing against the gravitational direction, i. from bottom to top.
  • the first and second openings are arranged offset from one another in the circumferential direction of the headlight housing.
  • the cooling channels form cooling channel openings at the front and rear of the headlight housing, so that a cooling air flow is generated, which is amplified in one or the other direction with a tilt of the headlight and provides for effective heat dissipation, especially in these critical operating conditions of the headlamp.
  • the sheath sheet can be painted with a heat-resistant black lacquer and made of an aluminum casting or die cast exist.
  • the sheath current sheet may be provided with a low reflection coefficient ceramic coating preferably deposited in a plasma chemical refining process.
  • the headlight housing consists of a substantially cylindrical lamp housing, in which a light source and a reflector are arranged, which reflects the light beams emitted by the light source to a light exit opening of the lamp housing, which is covered with a translucent disc, and a arranged in the direction of gravity below the lamp housing substantially cuboidal or polygonal base pan, are arranged in the electrical and electronic components, such as an ignitor, cable feeds and the like, wherein the lamp housing comprises the sheath current sheet and the cooling channels, the bottom pan has air inlet openings for cooling air and in the Bottom pan heated air is directed into the interior of the sheath current plate of the arranged above the bottom pan lamp housing.
  • This embodiment of the solution according to the invention ensures an optimized convection flow for dissipating the heat emitted by the electrical and electronic components in the floor pan and the radiant heat emitted by the light source in the lamp housing even with a headlight which is inclined relative to the horizontal and enables a headlamp housing minimal dimensions with improved contact protection.
  • FIG. 1 is a front perspective view of a headlamp for stage, studio, film, television and event lighting with a cross-flow cooling system according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective rear view of the headlamp according to FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 2 shows a cross section through the headlight according to FIGS. 1 and 2;
  • FIGS. 1 to 3 is a front view of the headlight housing according to FIGS. 1 to 3;
  • FIG. 5 shows a longitudinal section through which the headlight housing along the line A-A according to FIG. 4 and
  • FIG. 6 shows a cross section through the headlight housing along the line B-B of FIG. 5th
  • Fig. 1 shows a perspective front view of a headlight with a headlight housing 1, which consists of a lamp housing 2 and a bottom tray 3.
  • the lamp housing 2 has a front part 4 and a rear part 5, which are usually made of die-cast aluminum.
  • the front part 4 includes a front lens 40 and is connected to a lens mount or attachment 6, which is distributed over the circumference evenly distributed four retaining claws 60 for receiving attachment elements such as diffusers, filter discs, protective screens and the like and a unspecified clamping device with the lamp housing 2 is connected.
  • a headband 7 is connected to the lamp housing 2 via a Bügelanlenkung.
  • the lamp housing 2 surrounds according to the cross-sectional view in Fig. 3, a lamp or a burner 8 and a reflector 9, which reflects the light emitted from the lamp or the burner 8 light rays in the direction of the front lens 40 of FIG.
  • the lamp housing 2 includes according to FIGS. 1 to 3, 5 and 6, a jacket plate 20 and a plurality of arranged around the jacket flow plate 20 cooling channels 21 to 26, which extend parallel to the optical axis of the headlamp and a profiled, but not necessarily ribbed outer surface for enlargement have the heat-emitting surface.
  • the cooling channels 21 to 26 are arranged at a short distance from the jacket flow plate 20, so that between the jacket flow plate 20 and the cooling channels 21 to 26, a gap 10 is formed.
  • the jacket flow sheet 20 is painted with a heat-resistant black lacquer and preferably consists of an aluminum cast or die-cast alloy.
  • the sheath lamination sheet 20 may be provided with a low-reflection cohesive ceramic coating applied in a plasma-chemical finishing process.
  • the plasma-chemical process takes place in special aqueous-organic electrolytes in which the sheath current plate 20 is connected as an anode, so that the metal is partially melted by the action of the oxygen plasma generated in the electrolyte on the surface of the sheath flow plate 20 and a firmly adhering oxide ceramic metal composite arises on the sheath current sheet 20, which has good scattering properties.
  • the jacket flow plate 20 is open to the bottom trough 3 and, corresponding to the cross-sectional view of FIG. 3, has an omega cross-sectional shape.
  • the jacket flow plate 20 On its upper side opposite the base trough 3, the jacket flow plate 20 contains a plurality of first openings 11, 12, which are arranged next to and behind one another in the direction of the optical axis of the headlight, both in the cross section of FIG. 3 and in the longitudinal section according to FIG. 5. 13, which on the outside cooling channels 22, 23, 24, 25 at a distance of the gap 10 are facing.
  • the heat radiation emitted by the lamp or the burner 8 further heats the inner or first convection flow K1 circulating in the interior 200 of the jacket flow plate 20 of the lamp housing 2 and gives some of the heat to the jacket flow plate 20 and over the upper area of the jacket flow plate 20 first openings 11, 12, 13 in the formed between the sheath louver 20 and the cooling channels 21 to 26 gap 10 from.
  • a cooling air flow K3 is guided in the cooling channels 21 to 26 perpendicular to the inner and outer or first and second convection flows K1 and K2 guided inside the jacket flow sheet 20 and around the jacket flow sheet 20.
  • the cooling air flow K3 in FIG 46 of the cooling channels 21 to 26 and shown in FIG. 2 via the rear cooling channel openings 51 to 56 are performed.
  • the cooling air flow K3 guided through the cooling channels 21 to 26 is used as inlet openings to the rear cooling channel openings 51 to 56 as outlet openings or downwardly directed headlight from the rear cooling channel openings 51 to 56 as inlet openings directed to the front side cooling channel openings 41 to 46 as outlet openings.
  • openings 50, 57, 58, 59 can be arranged on the outer periphery of the rear part 5, via which the outer convection flow K 2 guided on the outside of the jacket flow plate 20 is guided through the rear part 5 to the Environment is delivered.
  • 5 covered air outlet slots 501, 502, 503 can be provided in the region of the central surface of the rear part, is discharged through the in the interior 200 of the lamp housing 2, that is located within the jacket flow plate 20 heated air, especially with tilted headlights.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kühlsystem für einen Schweinwerfer zur Ableitung der von einer Lichtquelle und/oder optischen oder stromdurchflossenen elektrischen und elektronischen Bauteilen in einem Scheinwerfergehäuse mit einem Lampengehäuse und einer Bodenwanne abgegebenen Wärme mit einer innerhalb der Bodenwanne und des Lampengehäuse des Scheinwerfergehäuses geführten ersten Konvektionsströmung. Erfindungsgemäß ist eine erste Kühleinrichtung (11 - 20) für eine das Lampengehäuse (2) zumindest teilweise in Umfangsrichtung umströmende zweite Konvektionsströmung (K2) und eine zweite Kühleinrichtung (21 - 26) für eine im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Konvektionsströmung (K2) gerichtete und parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende Kühlluftströmung (K3) vorgesehen.

Description

Kühlsystem für einen Scheinwerfer
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für einen Scheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der WO 2004/029 507 A1 ist ein Scheinwerfer bekannt, der eine in einem Scheinwerfergehäuse angeordnete ein- oder zweiseitig gesockelte Lichtquelle, die aus einer Lampe oder aus einem Brenner, beispielsweise aus einer Entladungslampe in Form einer Halogen-Metalldampflampe, besteht, und einen Reflektor aufweist, der das von der Lichtquelle abgegebene Licht in Richtung einer frontseitigen Öffnung des Scheinwerfergehäuses reflektiert, die durch ein transparentes Abdeckelement, beispielsweise eine Schutzscheibe oder Linsenscheibe, verschließbar ist.
Neben der Abstrahlung von sichtbaren Lichtstrahlen erzeugt eine brennende Lichtquelle in ihrem Lichtbogen bzw. in ihrem Filament auch im infraroten Spektralbereich liegende, nicht sichtbare Wärmestrahlung, die durch die folgenden drei Prozesse an die Umgebung der Lichtquelle abgegeben wird:
a) die Wärmestrahlung wird von den die Lichtquelle umgebenden Bauteilen wie Reflektor, Lichtquellensockel und Zuleitungen zur Lichtquelle sowie vom Scheinwerfergehäuse teilweise absorbiert, die dadurch in ihren Materialeigenschaften negativ beein- flusst werden und selbst als sekundäre Wärmequelle wirken,
b) über die elektrischen Kontakte und über den Keramikkörper des Lichtquellensockels findet eine Wärmeleitung statt und
c) die Umgebungsluft der Lichtquelle wird aufgeheizt, steigt nach oben und zieht in einem konvektiven Kühlungsprozess kühlere Luft von unten nach.
Um den letztgenannten Prozess zu unterstützen und einen Scheinwerfer großer Lichtleistung mit kompakter Bauform zu schaffen, besteht das aus der WO 2004/029 507 A1 bekannte Scheinwerfergehäuse aus einem oberen, zylinderförmigen Scheinwerfergehäuseteil und einem unteren, quaderförmig ausgebildeten Scheinwerfergehäuseteil, an dem Belüftungsschächte mit voneinander getrennten Belüftungskanälen angeordnet sind. Die Belüftungskanäle sind durch Lamellen voneinander getrennt, die innerhalb des Belüftungsschachtes einen an die Lufteintrittsöffnungen angrenzenden ersten Lamellenabschnitt und einen an die Luftaustrittsöffnungen angrenzenden zweiten, gegenüber dem ersten Lamellenabschnitt abgeknickten Lamellenabschnitt aufweisen.
Aus der US 5,172,975 A ist ein Scheinwerfer mit einer Lichtquelle, einem Reflektor und einer Lichtaustrittsöffnung in einem zylinderförmigen Scheinwerfergehäuse bekannt, an dem ebenfalls zur konvektiven Kühlung der Umgebung der wärmeabgebenden Lichtquelle umlaufende, durch Lamellen begrenzte Belüftungskanäle ausgebildet sind. Die Lamellen sind außerhalb des zylindrischen Scheinwerfergehäuses abgeknickt und an ihren Enden umgebördelt, so dass zum einen der Austritt von Licht aus dem Inneren des Scheinwerfergehäuses vermieden und zum anderen die Luftströmung senkrecht vom Scheinwerfergehäuse weggerichtet ist.
Aus der US 1 758 290 A ist ein Scheinwerfergehäuse mit an den Gehäusewänden angeordneten Belüftungsschächten mit voneinander getrennten Belüftungskanälen bekannt, die durch Lamellen voneinander getrennt sind, so dass sich gleichförmige Belüftungskanäle ergeben, über die Kühlluft in das Innere des Scheinwerfergehäuses strömt. Die ins Innere des Scheinwerfergehäuses ragenden Enden der Lamellen oberhalb und unterhalb der optischen Achse des Scheinwerfers sind in jeweils entgegen gesetzte Richtungen nochmals abgeknickt, so dass die Enden der oberhalb der optischen Achse angeordne- ten Lamellen zur Unterseite des Scheinwerfergehäuses gerichtet sind, während die unterhalb der optischen Achse angeordneten Enden der Lamellen zur Oberseite des Scheinwerfergehäuses gerichtet und beide Abschnitte in einem mittleren horizontalen Teil miteinander verbunden sind, so dass durch die unterschiedliche Ausrichtung der im Innern des Scheinwerfergehäuses befindlichen Enden der Lamellen eine verbesserte Kühlluftzirkulation durch das Scheinwerfergehäuse erzielt wird.
Neben der von der Lichtquelle abgegebenen Wärmestrahlung wird auch von weiteren elektrischen und elektronischen Bauteilen wie einem Zündgerät und den elektrischen Zuleitungen Wärme an das Innere des Scheinwerfergehäuses abgegeben, die ebenfalls durch einen konvektiven Kühlungsprozess abzuführen ist.
Ein weiteres Problem bei der Wärmeabfuhr aus einem Scheinwerfergehäuse besteht darin, dass bei einer Neigung des Scheinwerfers gegenüber der Waagerechten die kon- vektive Luftströmung in höher liegende Teile des Scheinwerfergehäuses geführt wird, so dass es leicht zu lokalen Überhitzungen und in Folge davon zur Beschädigung oder Zerstörung von Bauteilen kommen kann.
Um der konvektiven Luftströmung hinreichend Raum zu geben und die erhitzte Luft besser an die Umgebung des Scheinwerfers abzuführen, werden die Scheinwerfergehäuse bekannter Scheinwerfer großvolumig ausgelegt und an Ihrer Außenfläche stark gerippt, um die Wärme abgebende Gehäusefläche zu vergrößern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kühlsystem für einen Scheinwerfer der eingangs genannten Art anzugeben, das die von einer Lichtquelle und anderen Bauteilen des Scheinwerfers abgegebene Wärme auch bei gegenüber der Waagerechten geneigtem Scheinwerfer mit größtmöglicher Wirkung bei minimalen Gehäuseabmessungen abführt und im Inneren des Scheinwerfergehäuses befindliche Bauteile wirksam kühlt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung macht sowohl von einer konvektiven Luftströmung im Inneren des Scheinwerfergehäuses als auch einer um das Scheinwerfergehäuse verlau- fenden Konvektionsströmung sowie einer senkrecht oder quer zumindest zu der das Scheinwerfergehäuse umströmenden Konvektionsströmung gerichteten Kühlluftströmung Gebrauch. Während die innere Konvektionsströmung die von der Lichtquelle und den Wärmeerzeugenden Bauteilen abgegebene Wärme aufnimmt, aufsteigt und kühlere Luft von unten nachzieht, bewirkt die das Scheinwerfergehäuse umströmende Konvekti- onsströmung eine Kühlung des Scheinwerfergehäuses. Die quer zu diesen Strömungen verlaufende Kühlluftströmung führt die Wärmelast bei der Konvektionsströmung teilweise und insbesondere auch dann ab, wenn der Scheinwerfer gegenüber der Waagerechten geneigt betrieben wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die die konvekti- ven Luftströmungen umgebende Kühlluftströmung deutlich kühler ist als die konvektiven Luftströmungen, so dass das erfindungsgemäße Kühlsystem auch einen verbesserten Berührungsschutz gewährleistet.
Dementsprechend ist das Kühlsystem für einen Schweinwerfer zur Ableitung der von einer Lichtquelle und/oder optischen oder stromdurchflossenen elektrischen und elektronischen Bauteilen in einem Scheinwerfergehäuse mit einem Lampengehäuse und einer Bodenwanne abgegebenen Wärme mit einer innerhalb der Bodenwanne und des Lampengehäuse des Scheinwerfergehäuses geführten ersten Konvektionsströmung durch eine erste Kühleinrichtung für eine das Lampengehäuse zumindest teilweise in Um- fangsrichtung umströmende zweite Konvektionsströmung und eine zweite Kühleinrichtung für eine im Wesentlichen senkrecht zur zweiten Konvektionsströmung gerichtete und parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufende Kühlluftströmung gekennzeichnet.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühleinrichtung ein im Lampengehäuse angeordnetes Mantel- stromblech enthält, in dessen Innenraum die erste Konvektionsströmung geführt ist und das von der zweiten Konvektionsströmung umströmt ist, während die zweite Kühleinrichtung aus Kühlkanälen besteht, die parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufend um das Mantelstromblech und mit radialem Abstand zum Mantelstromblech im Lampengehäuse angeordnet sind und die Kühlluftströmung in Längsrichtung des Scheinwerfergehäuses führen, wobei die Kühlkanäle in geringem radialen Abstand zum Mantelstromblech angeordnet sind und die zweite Konvektionsströmung durch den zwischen dem Mantelstromblech und den Kühlkanälen gebildeten Spalt verläuft.
Durch die Anordnung eines Mantelstromblechs werden die Konvektionsströmungen und die Kühlluftströmung gezielt geführt, wobei durch die Ausbildung eines Spaltes zwischen dem Mantelstromblech und den in geringem radialen Abstand zum Mantelstromblech angeordneten Kühlkanälen die um das Mantelstromblech geführte Konvektionsströmung verstärkt wird und einen Teil der Wärmelast an die Kühlkanäle abgibt. Vorzugsweise sind in dem der Gravitationsrichtung entgegen gesetzten oberen Abschnittes des Mantelstromblechs erste Öffnungen angeordnet, die der Wärmeabfuhr von der inneren Konvektionsströmung an die äußere Konvektionsströmung bzw. die Kühlkanäle und die Umgebung dienen.
Weiterhin können zwischen den im Wesentlichen parallel zur optischen Achse verlaufenden Kühlkanälen zweite Öffnungen zum Durchtritt der Konvektionsströmung vorgesehen werden, die der Abfuhr der erwärmten Luft an die Umgebung dienen.
Um die Ableitung der erwärmten Luft an die Umgebung über die gesamte Länge des Scheinwerfers sicher zu stellen, sind nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die zweiten Öffnungen parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufend durchgehend von der Frontseite zur Rückseite des Scheinwerfergehäuses ausgebildet.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere über den Umfang des Scheinwerfergehäuses verteilte zweite Öffnungen vorgesehen sind, so dass die mittels der Konvektionsströmung abgeführte Wärme zu keiner starken Erhitzung des Scheinwerfergehäuses entgegen der Gravitationsrichtung, d.h. von unten nach oben führt.
Um ein Austreten von Streulicht aus dem Scheinwerfergehäuse zu verhindern, sind die ersten und zweiten Öffnungen in Umfangsrichtung des Scheinwerfergehäuses versetzt zueinander angeordnet.
Vorzugsweise bilden die Kühlkanäle Kühlkanalöffnungen an der Front- und Rückseite des Scheinwerfergehäuses aus, so dass eine Kühlluftströmung erzeugt wird, die bei einer Neigung des Scheinwerfers in der einen oder anderen Richtung verstärkt wird und besonders in diesen kritischen Betriebszuständen des Scheinwerfers für eine wirksame Wärmabfuhr sorgt.
Zur Verstärkung der Wärmeabfuhr kann das Mantelstromblech mit einem hitzebeständigen schwarzen Lack lackiert werden und aus einer Aluminium-Guss- oder Druckgussle- gierung bestehen. Alternativ kann das Mantelstromblech mit einer vorzugsweise in einem plasmachemischen Veredelungsverfahren aufgebrachten keramischen Beschichtung mit niedrigem Reflexionskoeffizienten versehen werden.
Durch die Erzeugung einer fest haftenden Oxidkeramik-Metall-Verbindung auf dem Mantelstromblech wird eine hohe Hitzebeständigkeit insbesondere der einen niedrigen Reflexionskoeffizienten aufweisenden Färbung des Mantelstrombleches erzielt, die auch unter der Hitzeeinwirkung auf Dauer nicht abblättert.
In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung besteht das Scheinwerfergehäuse aus einem im Wesentlichen zylinderförmigen Lampengehäuse, in dem eine Lichtquelle und ein Reflektor angeordnet sind, der die von der Lichtquelle abgegebenen Lichtstrahlen zu einer Lichtaustrittsöffnung des Lampengehäuses reflektiert, die mit einer lichtdurchlässigen Scheibe abgedeckt ist, und einer in Gravitationsrichtung unterhalb des Lampengehäuses angeordneten im Wesentlichen quaderförmigen oder polygonalen Bodenwanne, in der elektrische und elektronische Bauteile, wie ein Zündgerät, Kabelzuführungen und dergleichen angeordnet sind, wobei das Lampengehäuse das Mantelstromblech und die Kühlkanäle umfasst, die Bodenwanne Lufteintrittsöffnungen für Kühlluft aufweist und die in der Bodenwanne erwärmte Luft in den Innenraum des Mantelstrom- blechs des oberhalb der Bodenwanne angeordneten Lampengehäuses gerichtet ist.
Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung gewährleistet eine optimierte Kon- vektionsströmung zur Ableitung der von den elektrischen und elektronischen Bauteilen in der Bodenwanne abgegebenen Wärme sowie der von der Lichtquelle im Lampengehäu- se abgegebenen Strahlungswärme auch bei einem gegenüber der Waagerechten geneigt betriebenen Scheinwerfer und ermöglicht ein Scheinwerfergehäuse mit minimalen Abmessungen bei gleichzeitig verbessertem Berührungsschutz.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Frontseitenansicht eines Scheinwerfers für Bühnen-, Studio-, Film-, Fernseh- und Eventbeleuchtung mit einem erfindungsgemäßen Kreuzstrom-Kühlsystem;
Fig. 2 eine perspektivische Rückseitenansicht des Scheinwerfers gemäß Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Querschnitt durch den Scheinwerfer gemäß den Fig. 1 und 2;
Fig. 4 eine Vorderansicht des Scheinwerfergehäuses gemäß den Fig. 1 bis 3;
Fig. 5 einen Längsschnitt durch den das Scheinwerfergehäuse entlang der Linie A-A gemäß Fig. 4 und
Fig. 6 einen Querschnitt durch das Scheinwerfergehäuse entlang der Linie B-B gemäß Fig. 5.
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Frontseitenansicht einen Scheinwerfer mit einem Scheinwerfergehäuse 1 , das aus einem Lampengehäuse 2 und einer Bodenwanne 3 besteht. Das Lampengehäuse 2 weist ein Frontteil 4 und ein Rückteil 5 auf, die üblicherweise aus Aluminium-Druckguss hergestellt sind. Das Frontteil 4 enthält eine Frontlinse 40 und ist mit einer Linsenfassung bzw. Vorsatzteil 6 verbunden, das über den Umfang gleichmäßig verteilt vier Halteklauen 60 zur Aufnahme von Vorsatzelementen wie Diffuser, Filterscheiben, Schutzscheiben und dergleichen enthält und über eine nicht näher bezeichnete Spannvorrichtung mit dem Lampengehäuse 2 verbunden ist. Zur Verbindung des Scheinwerfergehäuses 1 mit einem Stativ zur stehenden Anordnung des Scheinwerfers bzw. mit einem Rig zur hängenden Anordnung des Scheinwerfers ist ein Haltebügel 7 mit dem Lampengehäuse 2 über eine Bügelanlenkung verbunden.
Das Lampengehäuse 2 umgibt entsprechend der Querschnittsdarstellung in Fig. 3 eine Lampe oder einen Brenner 8 und einen Reflektor 9, der die von der Lampe oder dem Brenner 8 abgegebenen Lichtstrahlen in Richtung der Frontlinse 40 gemäß Fig. 1 reflektiert. Das Lampengehäuse 2 enthält gemäß den Fig. 1 bis 3, 5 und 6 ein Mantelstromblech 20 und mehrere um das Mantelstromblech 20 angeordnete Kühlkanälen 21 bis 26, die sich parallel zu optischen Achse des Scheinwerfers erstrecken und eine profilierte, aber nicht notwendigerweise gerippte Außenfläche zur Vergrößerung der wärmabgebenden Fläche aufweisen. Die Kühlkanäle 21 bis 26 sind in geringem Abstand zum Mantelstromblech 20 angeordnet, so dass zwischen dem Mantelstromblech 20 und den Kühlkanälen 21 bis 26 ein Spalt 10 gebildet wird.
Zur Verstärkung der Wärmeabfuhr ist das Mantelstromblech 20 mit einem hitzebeständi- gen schwarzen Lack lackiert und besteht vorzugsweise aus einer Aluminium-Guss- oder Druckgusslegierung. Alternativ kann das Mantelstromblech 20 zur Erhöhung der Hitzebeständigkeit mit einer in einem plasmachemischen Veredelungsverfahren aufgebrachten, fest haftenden keramischen Beschichtung mit niedrigem Reflexionskoeffizienten versehen werden. Der plasmachemische Prozeß läuft in speziellen wässrig-organischen Elektrolyten ab, in denen das Mantelstromblech 20 als Anode geschaltet ist, so dass durch Einwirkung des im Elektrolyten erzeugten Sauerstoff-Plasmas auf die Oberfläche des Mantelstromblechs 20 das Metall partiell geschmolzen und ein fest haftender Oxidkeramik-Metallverbund auf dem Mantelstromblech 20 entsteht, der gute Streueigenschaften aufweist.
Das Mantelstromblech 20 ist zur Bodenwanne 3 offen und weist entsprechen der Querschnittsdarstellung der Fig. 3 eine Omega-Querschnittsform auf. An seiner der Bodenwanne 3 gegenüberliegenden Oberseite enthält das Mantelstromblech 20 mehrere in Richtung der optischen Achse des Scheinwerfers neben- und hintereinander angeordne- te, sowohl dem Querschnitt der Fig. 3 als auch dem Längsschnitt gemäß Fig. 5 zu entnehmende erste Öffnungen 11 , 12, 13, denen an der Außenseite Kühlkanäle 22, 23, 24, 25 im Abstand des Spaltes 10 gegenüberstehen.
Zwischen den Kühlkanälen 21 bis 26 sowie zwischen den in Umfangsrichtung äußeren Kühlkanälen 21 und 26 und der Bodenwanne 3 sind zweite Öffnungen 14 bis 19 ausgebildet, durch die kühlere Umgebungsluft ein bzw. erhitzte Luft ausströmt. In die Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 3 sind symbolisch Pfeile eingetragen, die die verschiedenen Luftströmungen im Inneren und an der Außenfläche des Mantelstrom- blechs 20 charakterisieren. Über nicht näher dargestellte Lufteintrittsöffnungen in der Bodenwanne 3 gelangt kühlere Außenluft in die Bodenwanne 3 und führt die dort von den in der Bodenwanne 3 befindlichen elektrischen und elektronischen Bauteilen, wie beispielsweise dem Zündgerät des Scheinwerfers und elektrischen Kabeln sowie Steuerelementen, abgegebene Wärme in den Innenraum 200 des durch das Mantelstromblech 20 abgeschlossenen Lampengehäuses 2 ab. Durch die von der Lampe oder dem Brenner 8 abgegebene Wärmestrahlung wird die im Innenraum 200 des Mantelstromblechs 20 des Lampengehäuses 2 zirkulierende innere oder erste Konvektionsströmung K1 weiter erhitzt und gibt einen Teil der Wärme an das Mantelstromblech 20 sowie über die im oberen Bereich des Mantelstromblechs 20 angeordneten ersten Öffnungen 11 , 12, 13 in den zwischen dem Mantelstromblech 20 und den Kühlkanälen 21 bis 26 ausgebildeten Spalt 10 ab.
Über die Öffnungen 14, 19, die zwischen den in Umfangsrichtung äußeren Kühlkanälen 21 , 26 und der Bodenwanne 3 ausgebildet sind, wird Luft für die äußere oder zweite Konvektionsströmung K2 angesaugt, die um das Mantelstromblech 20 geführt wird und die Wärmelast teilweise an die Kühlkanäle 21 bis 26 bzw. durch die zweiten Öffnungen 15, 16, 17, 18 an die Umgebung abgibt.
Senkrecht zu den innerhalb des Mantelstromblechs 20 sowie um das Mantelstromblech 20 herum geführten inneren und äußeren bzw. ersten und zweiten Konvektionsströmun- gen K1 und K2 wird eine Kühlluftströmung K3 in den Kühlkanälen 21 bis 26 geführt, die gemäß Fig. 4 über frontseitige Kühlkanalöffnungen 41 bis 46 der Kühlkanäle 21 bis 26 sowie gemäß Fig. 2 über rückseitige Kühlkanalöffnungen 51 bis 56 geführt sind. Die durch die Kühlkanäle 21 bis 26 geführte Kühlluftströmung K3 ist bei nach unten geneigtem Scheinwerfer von den frontseitigen Kühlkanalöffnungen 41 bis 46 als Einlassöffnungen zu den rückseitigen Kühlkanalöffnungen 51 bis 56 als Auslassöffnungen bzw. bei nach oben gerichtetem Scheinwerfer von den rückseitigen Kühlkanalöffnungen 51 bis 56 als Einlassöffnungen zu den frontseitigen Kühlkanalöffnungen 41 bis 46 als Auslassöffnungen gerichtet. Zusätzlich können im Rückteil 5 des Scheinwerfergehäuses 1 Öffnungen 50, 57, 58, 59 an der äußeren Peripherie des Rückteils 5 angeordnet werden, über die bei geneigtem Scheinwerfer die an der Außenseite des Mantelstromblechs 20 geführte äußere Konvek- tionsströmung K2 durch das Rückteil 5 an die Umgebung abgegeben wird.
Weiterhin können im Bereich der mittleren Fläche des Rückteils 5 abgedeckte Luftaustrittsschlitze 501 , 502, 503 vorgesehen werden, über die im Innenraum 200 des Lampengehäuses 2, das heißt innerhalb des Mantelstromblechs 20 befindliche erhitzte Luft insbesondere bei geneigtem Scheinwerfer abgegeben wird.
Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, seitlich an der Bodenwanne 3 angeordnete Kühlkästen entsprechend der eingangs zitierten WO 2004/029507 A1 vorzusehen und mit geradlinigen oder abgeknickten Lamellen zur gezielten Luftstromführung für eine Konvektionsströmung vorzusehen.
* * * * *
Bezugszeichenliste
1 Scheinwerfergehäuse
2 Lampengehäuse
3 Bodenwanne
4 Frontteil
5 Rückteil
6 Vorsatzteil
7 Haltebügel
8 Lampe oder Brenner
9 Reflektor
10 Spalt
1 1 - 13 erste Öffnungen
14 - 19 zweite Öffnungen
20 Mantelstromblech
21 - 26 Kühlkanäle
40 Frontlinse
41 - 46 Frontseitige Öffnungen
51 - 59 rückseitige Öffnungen
60 Halteklauen
200 Innenraum
501 - 503 Luftaustrittsschlitze
K1 Erste Konvektionsströmung
K2 Zweite Konvektionsströmung
K3 Kühlluftströmung

Claims

Ansprüche
1. Kühlsystem für einen Schweinwerfer zur Ableitung der von einer Lichtquelle und/oder optischen oder stromdurchflossenen elektrischen und elektronischen Bauteilen in einem Scheinwerfergehäuse mit einem Lampengehäuse und einer Bodenwanne abgegebenen Wärme mit einer innerhalb der Bodenwanne und des Lampengehäuse des Scheinwerfergehäuses geführten ersten Konvektionsströmung,
gekennzeichnet durch
eine erste Kühleinrichtung (11 - 20) für eine das Lampengehäuse (2) zumindest teilweise in Umfangsrichtung umströmende zweite Konvektionsströmung (K2) und eine zweite Kühleinrichtung (21 - 26) für eine im Wesentlichen senkrecht zur zwei- ten Konvektionsströmung (K2) gerichtete und parallel zur optischen Achse des
Scheinwerfers verlaufende Kühlluftströmung (K3).
2. Kühlsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlein- richtung (11 - 20) ein im Lampengehäuse (2) angeordnetes Mantelstromblech (20) enthält, in dessen Innenraum (200) die erste Konvektionsströmung (K1) geführt ist und das von der zweiten Konvektionsströmung (K2) umströmt ist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühleinrichtung aus Kühlkanälen (21 - 26) besteht, die parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufend um das Mantelstromblech (20) und mit radialem Abstand zum Mantelstromblech (20) im Lampengehäuse (2) angeordnet sind und die Kühlluftströmung (K3) in Längsrichtung des Scheinwerfergehäuses (1 ) führen.
4. Kühlsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (21 - 26) in geringem radialen Abstand zum Mantelstromblech (20) angeordnet sind und dass die zweite Konvektionsströrnung (K2) durch den zwischen dem Mantelstromblech (20) und den Kühlkanälen (21 - 26) gebildeten Spalt (10) verläuft.
5. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem der Gravitationsrichtung entgegen gesetzten (oberen) Abschnitt des Mantelstromblechs (20) erste Öffnungen (1 1 - 13) angeordnet sind.
6. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den im Wesentlichen parallel zur optischen Achse des Scheinwerfers verlaufenden Kühlkanälen (21 - 26) zweite Öffnungen (14 - 19) zum Durchtritt der ersten und zweiten Konvektionsströmung (K2, K3) vorgesehen sind.
7. Kühlsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Öffnungen (14 - 19) im Wesentlichen parallel zur optischen Achse durchgehend von der Frontseite zur Rückseite des Lampengehäuses (2) verlaufen.
8. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Öffnungen (11 - 13; 14 - 19) in Umfangsrichtung des Lampengehäuses (2) versetzt zueinander angeordnet sind.
9. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkanäle (21 - 26) Kühlkanalöffnungen (41 - 46; 51 - 56) an der Front- und Rückseite des Lampengehäuses (2) ausbilden.
10. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelstromblech (20) mit einem hitzebeständigen schwarzen Lack lackiert ist.
11. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelstromblech (20) aus einer Aluminium-Guss- oder Druckgusslegierung besteht.
12. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelstromblech (20) eine in einem plasmachemischen Veredelungsverfahren aufgebrachte keramische Beschichtung mit niedrigem Reflexionskoeffizienten aufweist.
13. Kühlsystem nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem im Wesentlichen zylinderförmigen, das Mantelstromblech (20) und die Kühlkanäle (21 - 26) umfassenden Lampengehäuse (2) eine Lichtquelle (8) und ein Reflektor (9) angeordnet sind, der die von der Lichtquelle (8) abgegebenen Lichtstrahlen zu einer Lichtaustrittsöffnung des Lampengehäuses (2) reflektiert, die mit einer lichtdurchlässigen Scheibe (40) abgedeckt ist, und dass in der in Gravitationsrichtung unterhalb des Lampengehäuses (2) angeordneten, im Wesentlichen quaderförmigen oder polygonalen Bodenwanne (3) elektrische und elektronische Bauteile, wie ein Zündgerät, Kabelzuführungen und dergleichen angeordnet sind.
14. Kühlsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenwanne (3) Lufteintrittsöffnungen für Kühlluft aufweist und die durch die Funktionselemente ein der Bodenwanne (3) erwärmte Luft in den Innenraum (200) des Mantelstromblechs (20) des oberhalb der Bodenwanne (3) angeordneten Lampengehäuses (2) gerichtet ist.
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