Die Erfindung betrifft eine Heißraumleuchte, die als Beleuchtungsvorrichtung für einen Heißraum eines Haushaltsgerätes geeignet ist, sowie ein Haushaltsgerät mit einem Heißraum, der diese Beleuchtungsvorrichtung enthält. Der Begriff Heißraum wie er hierin verwendet wird umfasst insbesondere den Heißraum eines Mikrowellengeräts, Backofens, Muffelofens, Grills oder Dampfbackofens.
Ein Haushaltsgerät mit einem Heißraum enthält im Allgemeinen eine Beleuchtungsvorrichtung zur Beleuchtung des Heißraums. Die Beleuchtung dient insbesondere zur Überwachung der Zubereitung von Speisen (im Folgenden auch als "Gargut" bezeichnet). Eine gute Beleuchtung des Heißraums und insbesondere des Teiles des Heißraums, in dem sich das Gargut befindet, ist daher wichtig. Zur Beleuchtung werden häufig konventionelle Glühlampen eingesetzt, die zwar eine gute Farbwiedergabe des Gargutes ermöglichen, jedoch einen relativ hohen Energieverbrauch haben. Darüber hinaus ist auch der Einsatz von Leuchtdioden (LEDs) bekannt. Durch die in dem Heißraum üblicherweise auftretende Hitze können jedoch diese Leuchtkörper in ihrer Funktion beeinträchtigt oder sogar beschädigt werden. Im Allgemeinen ist die Lebensdauer eines Leuchtkörpers im Heißraum jedenfalls von der Höhe der Temperatur und der Dauer der Hitzebelastung abhängig.
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Die Verwendung einer LED-Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise aus der
So beschreibt die
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Entweder werden somit zur Beleuchtung eines Heißraumes hitzebeständige Leuchtkörper im Heißraum eingesetzt oder aber die Beleuchtung erfolgt bei hitzeempfindlichen Leuchtkörpern wie LEDs indirekt, indem diese vor hohen Temperaturen geschützt bereitgehalten werden und das Licht geeignet weitergeleitet wird. In beiden Fällen ist der Aufbau relativ komplex.
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Aufgabe der Erfindung war es vor diesem Hintergrund, eine hitzebeständige Beleuchtungsvorrichtung für Heißräume bereitzustellen, die insbesondere in einem Haushaltsgerät in einem Heißraum an verschiedenen Stellen angebracht werden kann und dabei einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird nach dieser Erfindung erreicht durch eine LED-Heißraumleuchte sowie ein Haushaltsgerät, das diese LED-Heißraumleuchte enthält, mit den Merkmalen der entsprechenden unabhängigen Patentansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte sind in entsprechenden abhängigen Patentansprüchen aufgeführt. Bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte entsprechen bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Haushaltsgerätes und umgekehrt, selbst wenn dies hierin nicht explizit festgestellt wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit eine LED-Heißraumleuchte, umfassend eine LED-Trägerplatte, auf deren Heißraumseite ein oder mehrere LEDs angeordnet sind, ein der Heißraumseite gegenüberliegendes zumindest teilweise transparentes Abdeckteil und darüber eine mindestens teilweise transparente Endplatte, wobei das Abdeckteil und die Endplatte voneinander beabstandet sind, so dass zwischen beiden ein wärmeisolierender Zwischenraum gebildet wird, wobei LED-Trägerplatte und Endplatte flache Platten sind und wobei zwischen dem Abdeckteil und der Endplatte eine sowohl vom Abdeckteil als auch von der Endplatte beabstandete mindestens teilweise transparente Zwischenplatte angeordnet ist, so dass der wärmeisolierende Zwischenraum in einen ersten wärmeisolierenden Zwischenraum und einen zweiten wärmeisolierenden Raum unterteilt ist.
Dabei ist auf der Heißraumseite der LED-Trägerplatte eine elektrisch leitfähige Schicht eines berührungsempfindlichen Sensors aufgebracht, welche bei Berührung der LED-Trägerplatte durch ein Objekt ein elektrisches Signal erzeugen kann, und eine Steuerungselektronik der mindestens einen Diode und ggf. eine Auswerteelektronik für elektrische Signale einer elektrischen Schicht eines berührungsempfindlichen Sensors und/oder Schnittstellen sind direkt oder über eine Leiterplatte auf der Heißraumseite der LED-Trägerplatte angeordnet.
"Heißraumseite" bedeutet hierbei im Allgemeinen die Seite, welche bei der ordnungsgemäßen Verwendung der LED-Heißraumleuchte dem Heißraum zugewandt ist.
Als LEDs (Light-Emitting Diode) im Sinne der Erfindung können sowohl herkömmliche Halbleiter-Leuchtdioden als auch organische Leuchtdioden eingesetzt werden. Die Leuchtdioden können als Top-LEDs oder als Side-LEDs vorliegen. Wegen des größeren Abstrahlwinkels werden bevorzugt Top-LEDs eingesetzt.
Halbleiter-LEDs können die bekannten anorganischen Materialien/Halbleiter enthalten. Organische LEDs (OLEDs) benutzen im Allgemeinen kleine organische Moleküle (SM-OLEDs) oder organische Polymere (PLEDs). SM-OLEDs umfassen beispielsweise organometallische Chelate und konjugierte Dendrimere. PLEDs umfassen elektrisch leitfähige Polymere wie z.B. Polythiophene, Polypyrrole, Polyfluorene und Poly-(p-phenylenvinylene), die ggf. geeignet substituiert sein können. Bevorzugte Substituenten sind Alkyl- und Alkoxygruppen.
Der Vorteil von PLEDs ist die Möglichkeit, diese als flexible Filme beispielsweise durch Elektropolymerisation der entsprechenden Monomere, Spincoaten oder Drucken (Siebdruck) der Polymere auf eine Trägerplatte aufzubringen, wobei die Trägerplatte starr oder flexibel sein kann. Außerdem ist der Strombedarf für die PLEDs relativ gering.
Das Abdeckteil ist im Allgemeinen eine flache oder gebogene Platte. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Abdeckteil ein optisches Element, welches den Weg, d.h. Strahlengang, der von der oder den LEDs erzeugten Lichtstrahlen beeinflussen kann. Das optische Element ist vorzugsweise eine gebogene Platte. Dies ermöglicht, dass der Strahlengang der von den LEDs erzeugten Lichtstrahlen in Abhängigkeit von den Raum- und Lichtverhältnissen in einem Heißraum durch geeignete Wahl der Form des optischen Elementes beeinflusst werden kann, um eine gewünschte Ausleuchtung zu erreichen. Hierzu kann vorzugsweise auch das Material, d.h. insbesondere der Brechungsindex, sowie der Ort der Anbringung des Abdeckteils geeignet gewählt werden.
Der wärmeisolierende Zwischenraum enthält im Allgemeinen Luft. In Ausführungsformen der Erfindung kann der wärmeisolierende Zwischenraum allerdings auch ein Vakuum, ein anderes Gas und/oder einen anderen Füllstoff enthalten. Der wärmeisolierende Zwischenraum kann durch Anordnung weiterer Platten in wärmeisolierende Teilräume aufgeteilt sein.
Die LED-Trägerplatte der LED-Heißraumleuchte besteht vorzugsweise aus Glas, Glaskeramik, technischer Keramik, FR4 oder Metall. Bei der Anordnung der LED-Heißraumleuchte in einer Zugangstür eines Haushaltsgerätes besteht die LED-Heißraumleuchte vorzugsweise aus Glas oder Glaskeramik, wobei das Glas oder die Glaskeramik mindestens teilweise lichtdurchlässig sind. Als Glas wird hierbei vorzugsweise gehärtetes Einscheiben-Sicherheitsglas verwendet. Vorzugsweise wird Borosilikat-Glas eingesetzt.
Die Endplatte der LED-Heißraumleuchte, die im Allgemeinen einem Heißraum benachbart angeordnet ist, besteht ebenfalls vorzugsweise aus Glas oder Glaskeramik, wobei das Glas oder die Glaskeramik mindestens teilweise lichtdurchlässig ist. Beispielsweise kann ein Einscheibensicherheitsglas (ESG) oder ein Borosilikatglas eingesetzt werden. Ganz besonders bevorzugt besteht die Endplatte aus Glaskeramik. Als Glaskeramik wird dabei vorzugsweise ein sogenanntes Null-Ausdehnungsmaterial eingesetzt, bei welchem der thermische Längenausdehnungskoeffizient zwischen 20 und 700°C weniger als ±0,8 * 10-6 K-1 beträgt.
Die Endplatte der LED-Heißraumleuchte kann je nach Anwendungstemperatur mit oder ohne Beschichtung ausgeführt sein. Die Endplatte der LED-Heißraumleuchte weist vorzugsweise eine IR-Strahlung reflektierende oder absorbierende Beschichtung auf. Beispiele für Zusammensetzungen von geeigneten Beschichtungen, die insbesondere IR-Strahlung reflektieren, umfassen oder bestehen aus Zinn-dotiertem Indiumoxid, Aluminium-dotiertem Zinkoxid, Fluor-dotiertem Zinnoxid und Antimon-dotiertem Zinnoxid. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Beschichtung, die aus Antimon-dotiertem Zinnoxid besteht. Diese weist nicht nur einen hohen Reflektionsgrad für IR-Strahlung auf, sondern ist auch thermisch sehr stabil. Vorzugsweise beträgt hierbei der Anteil von Antimon bezogen auf Zinn von 1 bis 15 Gew.-%.
Eine solche Beschichtung kann auf dem Glas oder der Glaskeramik direkt oder über eine Haftvermittlerschicht aufgebracht sein. Die Beschichtung kann auf übliche Weise beispielsweise durch Sputtern, CVD (Chemical vapour deposition) oder über ein Sol-Gel-Verfahren erfolgen.
Bei der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte ist auf der Heißraumseite der LED-Trägerplatte eine elektrisch leitfähige Schicht eines berührungsempfindlichen Sensors aufgebracht, welche bei Berührung der LED-Trägerplatte durch ein Objekt ein elektrisches Signal erzeugen kann. Ein berührungsempfindlicher Sensor ist hierbei insbesondere ein Sensor, bei dem sich aufgrund einer Berührung durch ein Objekt, insbesondere einem menschlichen Finger oder aber auch einem Stift, ein elektrischer Widerstand und/oder eine elektrische Kapazität verändert. Vorzugsweise ist der Sensor ein kapazitiver Sensor.
Dies ermöglicht es, dass ein Benutzer der LED-Heißraumleuchte die Beleuchtung durch die LED-Heißraumleuchte und/oder die Steuerung von anderen Funktionen eines Gerätes, das mit der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte ausgestattet ist, durch Berührung der LED-Heißraumleuchte, d.h. der LED-Trägerplatte, vornehmen kann. Außerdem kann auf diese Weise eine Kommunikationsschnittstelle realisiert sein, mit der gedimmt oder auch die Farbtemperatur bei RGB oder zwischen zwei verschiedenen farbigen LED'S gemischt werden kann.
Die mindestens eine elektrisch leitfähige Schicht auf der Sensorplatte weist elektrisch leitfähiges, vorzugsweise transparentes Material auf, beispielsweise Indium-Zinnoxid (ITO). Im Allgemeinen wird eine solche elektrisch leitfähige Schicht durch Sputtern auf der LED-Trägerplatte erzeugt, im Allgemeinen vor dem Anbringen der LEDs. Andere Herstellungsmethoden sind möglich. Beispielsweise kann die LED-Trägerplatte mit einem Film aus einem elektrisch leitfähigen Material mittels eines geeigneten Druckverfahrens, z.B. Siebdruck, versehen werden und dieses anschließend - und vor dem Aufbringen der LEDs - eingebrannt werden. Zudem besteht die Möglichkeit, kommerziell erhältliche vorgefertigte Glasplatten mit einer ITO-Beschichtung direkt als Ausgangsmaterial für LED-Trägerplatten mit mindestens einer elektrisch leitfähigen Schicht einzusetzen.
Diese elektrisch leitfähigen Schichten dienen, im Allgemeinen nach einer entsprechenden Strukturierung, als Sensorelektroden für eine Berührung der LED-Trägerplatte. Die Sensorelektroden können vielfältige Formen von einfachen geometrischen Formen, wie Kreise, Rechtecke usw., bis hin zu komplizierten unregelmäßigen Formen aufweisen. Bevorzugt werden Linien aus elektrisch leitfähigem Material in X- und Y-Richtung. Dabei können die Linien in X-Richtung von den Linien in Y-Richtung getrennt in mehreren elektrisch leitfähigen Schichten vorliegen oder gemeinsam in einer elektrisch leitfähigen Schicht, beispielsweise in einer gitterartigen Anordnung.
Zusätzlich sind bei der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte eine Steuerungselektronik der mindestens einen Leuchtdiode und ggf. eine Auswerteelektronik für elektrische Signale einer elektrisch leitfähigen Schicht eines berührungsempfindlichen Sensors und/oder Schnittstellen, z.B. I2C, SPI oder CAN oder andere Busschnittstellen, direkt oder über eine Leiterplatte auf der Heißraumseite der LED-Trägerplatte angeordnet. Hierzu ist die LED-Trägerplatte im Allgemeinen geeignet mit einer keramischen und/oder elektrisch leitfähigen Beschichtung geeigneter Struktur versehen.
Das Beschichten mindestens eines Teils der Heißraumseite der LED-Trägerplatte mit mindestens einer Keramikfarbe und/oder Leitstrukturen wird vorzugsweise durchgeführt, indem mindestens eine Keramikfarbe und/oder Leitpaste auf der Heißraumseite aufgedruckt und in einem Arbeitsgang eingebrannt wird. Hierzu wird bevorzugt ein Verfahren nach der
Der Begriff "Auswerteelektronik" umfasst hierin insbesondere elektronische Bauteile, Leiterbahnstrukturen und Lötverbindungen, und ggf. weitere Komponenten und Schnittstellen. Die Auswerteelektronik kann auf einer Leiterplatte angeordnet sein, die ihrerseits wiederum auf der Heißraumseite der LED-Trägerplatte angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Auswerteelektronik direkt, also nicht über eine Leiterplatte, auf der LED-Trägerplatte angeordnet.
Das Aufbringen der Auswerteelektronik auf der beschichteten Heißraumseite der LED-Trägerplatte, die hierzu im Allgemeinen bereits Leitstrukturen aufweist, kann durch Bestückung mit entsprechenden Elektronikbauteilen erfolgen. Dies kann ähnlich der Bestückung einer Leiterplatte beispielsweise mittels SMD-Löten erfolgen.
Falls vorhanden, ist die elektrisch leitfähige Schicht der LED-Trägerplatte mit der Auswerteelektronik über mindestens eine elektrische Verbindung verbunden. Dadurch können die durch Berührung erzeugten elektrischen Signale zur weiteren Verarbeitung an die Auswerteelektronik übermittelt oder direkt mittels der Gerätesteuerung über Schnittstellen an die Leuchte und umgekehrt übermittelt werden.
Vorzugsweise ist die Auswerteelektronik direkt auf einer unbeschichteten oder beschichteten Heißraumseite der LED-Trägerplatte angebracht. Dies bedeutet, dass die Auswerteelektronik vorzugsweise insbesondere nicht auf einer Leiterplatte angebracht ist. Somit dient die LED-Trägerplatte auch als Träger für die Elektronik, insbesondere, wenn die LED-Trägerplatte aus Glas oder Glaskeramik besteht. Auf diese Weise entfällt eine Leiterplatte und eine vorteilhaft geringe Aufbauhöhe der LED-Heißraumleuchte wird ermöglicht. Zudem entfällt der Arbeitsschritt der Befestigung der Leiterplatte an der LED-Trägerplatte.
Vorzugsweise ist bei der LED-Heißraumleuchte der Erfindung zwischen dem Abdeckteil und der Endplatte mindestens ein Abstandshalter angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass das Abdeckteil und die Endplatte voneinander beabstandet sind. Geeignete Abstandshalter sind beispielsweise Distanzscheiben, beispielsweise aus Glas oder einem anderen Material. Desweiteren kann ein Abstandshalter als metallisches Profil ausgestaltet sein. Ist die LED-Heißraumleuchte beispielsweise in der Zugangstür zum Heißraum eines Haushaltsgerätes angeordnet, kann der Abstandshalter ein umlaufendes Metallprofil sein, in welches die LED-Trägerplatte und/oder die Endplatte eingebracht ist.
Ob und in welcher Form Abstandshalter eingesetzt werden, hängt auch von der Form von LED-Trägerplatte, Abdeckteil und Endplatte ab. LED-Trägerplatte und Endplatte sind erfindungsgemäß flache Platten. Die Form des Abdeckteils richtet sich dagegen im Allgemeinen nach einer für die vorhandenen LEDs gewünschten Abdeckung, wobei die Abdeckung bzw. das Abdeckteil je nach Verwendung auch als optisches Element ausgestaltet sein kann. Das Abdeckteil kann daher die Form eines mehr oder weniger gebogenen oder eckigen Gehäuses haben oder aber als flache Platte ausgestaltet sein.
Die Abstandshalter können mit der LED-Trägerplatte, dem Abdeckteil und der Zwischenplatte beispielsweise durch Löten, Anschmelzen oder Kleben verbunden oder bereits in diese eingearbeitet sein.
In dem auch durch die Abstandshalter definierten wärmeisolierenden Zwischenraum oder den wärmeisolierenden Teilräumen kann sich ein Füllmaterial befinden, z.B. eine Kunststoffmasse. Die Kunststoffmasse ist nicht besonders eingeschränkt. Vorzugsweise wird dann ein wärmebeständiger transparenter Kunststoff wie Polycarbonat, Polyethersulfon oder Polyetherimid eingesetzt.
Die Anordnung der Abstandshalter erfolgt bevorzugt derart, dass die Abstandshalter für den Benutzer nicht sichtbar sind. Die Abstandshalter können hierzu beispielsweise in einem nicht-transparenten Bereich der LED-Trägerplatte, beispielsweise in einem umlaufenden Randbereich angeordnet sein.
Die LED-Trägerplatte hat im Allgemeinen eine Dicke von 1 bis 10 mm, vorzugsweise von 2 bis 5 mm, besonders bevorzugt von 2 bis 3,5 mm. Abdeckteil und/oder Zwischenplatte haben im Allgemeinen eine Dicke von 0,5 bis 4 mm. Die Endplatte hat im Allgemeinen eine Dicke von 2 bis 8 mm. Der jeweilige Abstand zwischen LED-Trägerplatte, Abdeckteil, ggf. Zwischenplatte und Endplatte beträgt im Allgemeinen bis zu 2 mm, vorzugsweise bis zu 1 mm und ganz besonders bevorzugt 0,5 mm oder weniger, wobei dieses Abstände jeweils gleich oder unterschiedlich sein können.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Haushaltsgerät mit einem Heißraum, einer mindestens teilweise transparenten Zugangstür zum Heißraum sowie einer Heißraumleuchte, wobei die Heißraumleuchte eine oben beschriebene erfindungsgemäße LED-Heißraumleuchte ist.
Im erfindungsgemäßen Haushaltsgerät kann die LED-Heißraumleuchte auf unterschiedliche Weise angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist die LED-Heißraumleuchte in der Zugangstür angeordnet. Vorzugsweise ist bei dieser Ausführungsform auf einer LED-Trägerplatte der Heißraumleuchte ein lichtundurchlässiger Rahmen angeordnet, der eine Beschichtung mit einer oder mehreren Keramikfarben und/oder Leiterbahnstrukturen aufweist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist die LED-Heißraumleuchte in einer Seitenwand des Haushaltsgerätes angebracht.
Es ist allerdings auch möglich, dass die erfindungsgemäße LED-Heißraumleuchte in einer oder beiden Seitenwänden, der Hinterwand, einer oberen Wand und/oder der Zugangstür des Haushaltsgerätes angeordnet ist. Die Anordnung wird hierbei von den räumlichen Verhältnissen, den Lichtverhältnissen sowie der Anordnung der Heizung im Heißraum abhängen.
In Ausführungsformen der Erfindung, in denen die LED-Heißraumleuchte eine elektrisch leitfähige Schicht als Sensorschicht für Berührungen eines Benutzers des Haushaltsgerätes aufweist und in der Zugangstür angeordnet ist, kann die Steuerung des Haushaltsgerätes über ein berührungsempfindliches Panel auf der Zugangstür vorgenommen werden.
Im erfindungsgemäßen Haushaltsgerät kann vorgesehen sein, dass die LED-Heißraumbeleuchtung automatisch und/oder durch einen Benutzer des Haushaltsgerätes steuerbar ist. Bei einer automatischen Steuerung ist im Haushaltsgerät im Allgemeinen eine Steuervorrichtung vorgesehen, welche die LED-Heißraumbeleuchtung entsprechend einem vorgewählten Programm für die Behandlung eines Gargutes regelt. Beispielsweise kann ein besonderer Beleuchtungseffekt, d.h. eine andere Farbe und/oder Intensität einer LED-Beleuchtung, für den Fall vorgesehen sein, dass eine vorgegebene Programmdauer überschritten ist. Außerdem könnte die Beleuchtung in Abhängigkeit von einer ermittelten Temperatur im Heißraum gesteuert werden.
Die Erfindung hat zahlreiche Vorteile. Die erfindungsgemäße LED-Heißraumleuchte vereint die Möglichkeit einer breiten Anwendbarkeit mit einer einfachen und kostengünstigen Herstellung. Trotz der Verwendung von an sich hitzeempfindlichen LEDs können diese in der erfindungsgemäßen LED-Heißraumleuchte eingesetzt werden. In Ausführungsformen der Erfindung ermöglicht die LED-Heißraumleuchte eine Steuerung über einen berührungsempfindlichen Sensor, insbesondere einen kapazitiven Sensor.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand nicht einschränkend gemeinter Ausführungsbeispiele für eine erfindungsgemäße LED-Heißraumleuchte illustriert.
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Über ein erstes profiliertes Metallblech 11 als Abstandshalter befindet sich von der LED-Trägerplatte beabstandet ein Abdeckteil 5. Im profilierten Metallblech 11 befindet sich mindestens ein Entlüftungsschlitz 15 zu einem hier nicht näher gezeigten wärmeisolierenden Zwischenraum. Über ein zweites profiliertes Metallblech 11' als Abstandshalter befindet sich von dem Abdeckteil 5 beabstandet eine hier aus Glaskeramik bestehende Endplatte 6. Auf Die Endplatte 6 ist mit einer IR-reflektierenden Beschichtung 9 aus mit Antimon dotiertem Zinnoxid versehen. 12 bedeutet eine Dichtung aus einem temperaturbeständigen Material.
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