DE20222023U1

DE20222023U1 - Elektrische Kerze

Info

Publication number: DE20222023U1
Application number: DE20222023U
Authority: DE
Original assignee: Winvic Sales Inc
Current assignee: Winvic Sales Inc
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2002-08-09
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2012-08-10
Also published as: EP2952802A2; DE60231719D1; EP2172690B1; EP2278211A1; US6616308B2; CA2456160A1; EP2952802A3; CA2456160C; EP1419345B1; EP2278211B1; HK1143198A1; EP1419345A1; EP2952802B1; EP2172690B8; US20030035291A1; EP2172690A3; EP2172690A2; WO2003016783A1

Abstract

Eine elektrische Kerze (10), umfassend: einen optisch lichtdurchlässigen Körper (12), in Form und Größe einer durch Herunterbrennen reduzierten Kerze entsprechend, mit einer vertikalen Seitenwand (18) und einem vertieften zentralen Bereich (20) in einer Oberfläche (16), wobei der vertiefte zentrale Bereich eine teilweise heruntergebrannte Kerze simulieren soll; eine gebündelte Lichtquelle (24), die so ausgerichtet ist, dass sie den größten Teil des Lichts aufwärts gegen den vertieften zentralen Bereich ausstrahlt, wobei sie horizontal zentriert innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers (12) positioniert ist; eine Stromversorgung (30); und einen Generator zur Erzeugung von Flacker-Erregungssignalen (46), welcher zwischen die Stromversorgung (30) und die gebündelte Lichtquelle (24) geschaltet ist, um ein variierendes Erregungssignal an die gebündelte Lichtquelle (24) auszugeben.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beleuchtungskörper mit geringer Leuchtstärke und insbesondere eine elektrische Kerze, die vorwiegend zur Dekoration und zur Schaffung eines Ambientes verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Viele Menschen empfinden Kerzenlicht als angenehm. Das Flackern des Lichts und das Schattenspiel auf dem Fußboden oder an einer nahen Wand können beinahe hypnotisch beruhigend sein. Aus diesem Grunde sind Kerzen seit der Erfindung der praktischeren elektrischen Beleuchtung über Generationen hinweg beliebt geblieben, insbesondere für dekorative und die Stimmung beeinflussende Zwecke. Dies ist so geblieben, ungeachtet des Risikos, das von offenem Feuer ausgeht, und der sich ergebenden Feuersgefahr im Haushalt. Die wenigsten Menschen halten es für sicher, eine brennende Kerze unbeaufsichtigt zu lassen.
Dementsprechend haben zahlreiche Hersteller versucht, dem Bedarf nach einem kerzengleichen Beleuchtungsmittel unter Verwendung elektrischer Beleuchtung Rechnung zu tragen. Es gibt viele elektrische Kerzen, die eine Glühlampe oder LEDs als Lichtquelle verwenden. Während diese die Besorgnis der Menschen bezüglich der offenen Flamme berücksichtigen, versuchen die meisten, den Anschein einer realistischen Flamme durch eine besonders geformte Glühbirne oder Linse, die dem Blick ausgesetzt ist, zu erwecken. Typischerweise sitzt die Birne oder Linse am oberen Ende einer Hülse, die so geformt und gefärbt ist, dass sie einer Kerze ähnelt. Die Ergebnisse sind typischerweise enttäuschend, insbesondere, wenn diese Geräte nicht leuchten. Die sichtbare, einer Flamme nachempfundene Lichtquelle erscheint insgesamt als künstlich. Das Ergebnis kann eher einer Karikatur einer Kerze gleichen als einer echten Kerze. Außerdem kann die Farbe des Glühlichts bei vielen Kerzen zu wünschen übrig lassen.
Es ist bekannt, Mattglaszylinder um Glühlichtquellen herum zu verwenden, um das Licht zu streuen. Solche Produkte sind angenehm und beliebt. Das Licht aus einer Glühquelle kann jedoch sehr breit gestreut sein, und die Lampe muss oben offen sein, um Hitze entweichen zu lassen. Ein anderes Produkt, das von Eternalight, Inc. in Cortaro, Arizona, vertrieben wird, stellt eine Vielzahl von LEDs dar, die auf einem Boden in einem Mattglaszylinder angeordnet sind. Ein Computer wird zur Steuerung des Stroms verwendet, der an die LEDs geliefert wird, um eine künstliche Flamme zu erzeugen, welche die Farbe und die Helligkeit des ausgestrahlten Lichts ändert. Außerdem verleiht die Steuerung der LEDs der simulierten Flamme Form und Bewegung. Ein ähnliches Produkt wird von Norex Enterprises, Inc. in Blauvelt, New York, vertrieben. In beiden Fällen positionieren die Produkte die künstliche Flamme oberhalb eines Bodens. Dann wird ein Mattglaszylinder, der oben offen ist, auf den Boden aufgesetzt. Es wird der Anschein einer Kerze innerhalb einer Glaslampe erweckt.
Selbstverständlich weisen nicht alle Kerzen eine einheitliche Größe auf. Während das klassische Bild einer Kerze das eines langen, dünnen, sich verjüngenden Stabs ist, der aufrecht in einem Kerzenhalter steht und dessen Flamme ungeschützt ist, während er herunterbrennt, bestehen viele Kerzen aus einem Block oder Zylinder, der im Verhältnis zum Umfang relativ kurz und standfest ist. Bei solchen Kerzen bleibt gewöhnlich die äußere Wand der Kerze intakt, während der Kerzendocht herunterbrennt. Wenn dies geschieht, ist die Flamme bei seitlicher Betrachtung nicht mehr direkt sichtbar. Das Ergebnis ist ein diffuser, flackernder Schein, der durch die Paraffinwand der Kerze sichtbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Ein Gegenstand der Erfindung ist es, eine elektrische Kerze bereitzustellen, die wirklichkeitsnahes kerzengleiches Licht bereitstellt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine elektrische Kerze bereitzustellen, die ein wirklichkeitsnahes Aussehen bietet, wenn die Lichtquelle nicht erleuchtet ist.
Ein wiederum weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, eine elektrische Kerze bereitzustellen, die eine Lichtsensoreinrichtung aufweist, um die Lichtquelle während des Tages abzustellen.
Ein noch weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen Flacker-Schaltkreis bereitzustellen, der drei oder mehr unterschiedliche Lichtstärken bereitstellt, die in einer pseudo-zufälligen Weise variieren, um eine realistische Schwankung der Lichtstärke bereitzustellen, ähnlich dem einer Kerzenflamme, die durch sanften Luftzug bewegt wird. Ein realistisches Flackern erzeugt einen weiteren unbewussten Schluss, dass die Kerze echt ist.
Noch ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es, einen Beleuchtungskörper bereitzustellen, der eine sehr realistische Verkörperung einer breiten, standfesten Kerze gibt, die bis zu dem Punkt heruntergebrannt ist, an dem die Flamme nicht mehr sichtbar ist.
Diese und andere Ziele werden wie nachfolgend beschrieben erreicht. Die elektrische Kerze der vorliegenden Erfindung verbirgt eine Lichtquelle im Innern des Beleuchtungskörpers, um den Körper derart zu erleuchten, dass er wie eine natürliche Wachskerze erscheint, die von innen durch eine abgesenkte Flamme erleuchtet wird. Es gibt keine sichtbare, wie eine künstliche Flamme geformte Birne, die verrät, dass die elektrische Kerze nicht echt ist. Die elektrische Kerze besitzt einen Körper aus einem lichtdurchlässigen Material, das lichtdurchlässige Eigenschaften ähnlich derer von Kerzenparaffin aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Körper der elektrischen Kerze einen im Verhältnis zu seiner Höhe relativ großen Boden oder Umfang und ist standfest. Der Kerzenkörper ist so geformt, dass er eine teilweise heruntergebrannte Kerze nachbildet, zum Beispiel indem eine Vertiefung in eine obere Oberfläche eines zylindrischen Kerzenkörpers eingebracht wird.
Die Lichtquelle ist bevorzugt eine superhelle Leuchtdiode (LED), welche als eine stark gebündelte, nahezu punktförmige Quelle fungiert. Eine Emissionsfarbe, beispielsweise Bernstein, wird für die LED ausgewählt, um ein Licht bereitzustellen, dessen Farbe dem einer paraffingespeisten Flamme ähnelt. Ein einfacher Schaltkreis, der verschiedene Oszillatoren mit ähnlichen Frequenzen, aber nicht derselben Frequenz, betreibt, erzeugt ein realistisches, pseudo-zufälliges Flackern des von der LED ausgestrahlten Lichts.
Die gerichtete Lichtemission der kleinen Hochleistungs-Lichtquelle mit geringer Fläche, deren horizontal zentrierte und in der elektrischen Kerze nach oben gerichtete Position, verbunden mit den internen Konturen und dem Material der elektrischen Kerze dienen dazu, Licht in ähnlicher Weise wie Kerzenlicht zu streuen. Der Körper der elektrischen Kerze ist bevorzugt ein lichtdurchlässiges Material, idealerweise Kerzenwachs. Eine LED kann in einer in dem lichtdurchlässigen Material eingeschlossenen Vertiefung positioniert werden, wobei sich die Fassung der LED unten befindet. Die Vertiefung, die annähernd dem Anteil der LED oberhalb der Fassung entspricht, ist so bemessen und geformt, dass sie dem Gehäuse der LED in Größe und Form entspricht. Das lichtdurchlässige Material umgibt die LED seitlich und oberhalb und dient dazu, das Licht im Bereich der elektrischen Kerze auf der Höhe der LED oder darüber zu streuen und erschwert im günstigsten Fall den direkten Blick auf die LED. Durch eine nahe dem oberen Ende des Körpers positionierte LED wird die Spitze der elektrischen Kerze heller erleuchtet als die unteren Bereiche der Kerze. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, indem eine lichtundurchlässige Barriere um die Fassung der LED herum angebracht wird, um eine Diffusion von Licht in die unteren Abschnitte der elektrischen Kerze zu verhindern. Diese Maßnahmen simulieren die normale Lichtstreuung in einer echten Kerze. Das Absenken des oberen Bereichs innerhalb der Seitenwände ergibt das Erscheinungsbild einer Kerze, die bereits seit einiger Zeit gebrannt hat. Bevorzugt besteht der Körper der elektrischen Kerze aus echtem Wachs, um die Realitätsnähe der elektrischen Kerze weiter zu steigern. Alternativ können Mattglas oder Kunststoffmaterialien verwendet werden.
Die Stromaufnahme von superhellen LEDs ist bei geringer Leuchtstärke niedrig genug, um eine angemessene Lebensdauer der Batterie erreichen zu können. Alternativ kann für die Stromversorgung ein kleines Netzteil verwendet werden, um Strom zuzuführen und die Notwendigkeit eines regelmäßigen Austauschs von Batteriezellen zu eliminieren. Wiederaufladbare Zellen können in Zusammenhang mit einer Solarzelle oder anderen Aufladungsmitteln verwendet werden. Ein einfacher Lichtsensor kann verwendet werden, um die LED bei Tageslicht auszuschalten und die Lebensdauer von Batterien in den batteriebetriebenen Versionen der Kerze zu verlängern.
Zusätzliche Wirkungen, Eigenschaften und Vorteile sind aus der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die neuartigen Eigenschaften, die für die Erfindung als charakteristisch angesehen werden, sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Jedoch ist die Erfindung selbst, ebenso wie die bevorzugte Verwendungsform, weitere Ziele und Vorteile am besten aufgrund der nachstehenden ausführlichen Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform unter Hinzuziehung der beigefügten Zeichnungen zu verstehen, worin:
1 eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der elektrischen Kerze der Erfindung ist.
2 eine zum Teil aufgeschnittene Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung ist.
3 eine zum Teil aufgeschnittene Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist.
4 eine schematische Darstellung eines Schaltkreises für einen Beleuchtungskörper der bevorzugten Ausführungsform ist.
Beste Weise zum Ausführen der Erfindung
Nunmehr bezugnehmend auf die Zeichnung und insbesondere auf 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine elektrische Kerze 10 schließt einen Körper 12 mit einer horizontalen Unterseite 14 ein, auf der die elektrische Kerze ruht, einer Oberseite 16 und einer zylindrische vertikalen Seitenwand 18 zwischen der Unterseite und der Oberseite. Die elektrische Kerze 10 weist bevorzugt die Größe einer standfesten Kerze mit einem relativ großen Umfang im Vergleich zu ihrer Höhe auf. Schlanke, sich nach oben verjüngende Körper, die klassischen Kerzen ähneln, und andere Formen sind möglich, und solche Konfigurationen sind von dem Umfang der Erfindung erfasst, jedoch können Ausführungsformen, die diese Formen verwenden, aufgrund der Erwartung, dass eine Flamme sichtbar ist, möglicherweise nicht das gewünschte ansprechende ästhetische Aussehen in der Verwendung erzielen. Obwohl die elektrische Kerze 10 als zylindrisch dargestellt ist, sind andere horizontale Querschnittformen möglich, wie beispielsweise rechteckige, oder auch unregelmäßige Formen. Die Oberseite 16 beinhaltet einen eingerückten oder vertieften zentralen Bereich 20, der bevorzugt so ausgebildet ist, dass er dem oberen Bereich einer Kerze entspricht, der durch eine Flamme, die von einem zentralen Docht gespeist wird, abgeschmolzen wurde.
2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in einer teilweise aufegschnittenen Darstellung. Eine Lichtquelle 24 emittiert bevorzugt stark gebündeltes Licht von kleiner Fläche. Dies wird in bevorzugter Weise durch die Verwendung einer superhellen Leuchtdiode (LED) erreicht, die so ausgerichtet ist, dass sie ihr Licht größtenteils aufwärts zum vertieften zentralen Bereich 20 übermitteln. Die Lichtquelle 24 ist in einer Ausnehmung 26 genau unterhalb der Oberfläche angeordnet, die durch den vertieften zentralen Bereich 20 gebildet wird. Die Ausnehmung 26 erstreckt sich aufwärts von einer großen zentralen Ausnehmung 126 im unteren Bereich des Körpers 12. Die Ausnehmung 26 ist bevorzugt so bemessen, dass sie gerade etwas größer ist als die Lichtquelle 24, wobei die Lichtquelle aufrecht darin aufgenommen ist. Das den Körper 12 bildende Material 22 ist bevorzugt relativ dick und lichtdurchlässig und ist so geformt, dass es einer Kerze gleicht, die lange genug gebrannt hat, um den inneren Bereich des Wachses zu verbrennen (beispielsweise der vertiefte zentrale Bereich 20). Das Material 22 kann Wachs, Mattglas oder Kunststoff sein und wird so gewählt, dass das Licht von der Lichtquelle 24 so diffus ist, dass es von der Seite her gesehen gleichmäßig gestreut wird und einen ziemlich gleichmäßig verteilten Schein liefert. In relativ klaren Kunststoff oder Glas mit matter Oberfläche eingebettete Pigmente können ebenfalls befriedigende Ergebnisse bringen, obwohl Wachs zu bevorzugen ist.
Die Lichtstärke auf der zylindrischen vertikalen Seitenwand 18 des Körpers 12 ist annähernd proportional zum Quadrat der Entfernung zwischen der Lichtquelle 24 und der Oberfläche. Die Stärke des Materials direkt oberhalb der Lichtquelle 24 kann so gewählt werden, dass ein „Hot Spot” von ziemlich intensivem Licht erzeugt wird, dessen Größe ähnlich dem Durchmesser einer echten Kerzenflamme ist. Im Allgemeinen wird die Lichtquelle 24 jedoch so positioniert, dass sie nicht ohne weiteres direkt von außerhalb des Körpers 12 sichtbar ist. Mit anderen Worten werden bevorzugt optisch mattierte Materialien seitlich und oberhalb der Lichtquelle zwischen einen zufälligen Betrachter und der Lichtquelle 24 angebracht. Die Ausbreitung von Licht aus der Lichtquelle 24 nach unten wird bevorzugt durch eine lichtundurchlässige Scheibe 92 abgeblockt, die an der Fassung der Lichtquelle positioniert wird.
Die Lichtquelle 24 ist mit einem Netzteil 30 durch Leitungen 28 verbunden. Als Netzteil 30 kann ein konventioneller Herunter-Transformator vorgesehen sein, der in eine Haushaltssteckdose eingesteckt wird. Alternativ kann eine Energiequelle in Form einer Batterie bereitgestellt werden. Ein manuell, durch Zeitschalter, Lichtempfindlichkeit oder sogar aufgrund von Fernbedienungsbefehlen aktivierbarer Schalter 32, kann an der Energiequelle vorgesehen sein. Das Netzteil 30 ist typischerweise in einem Sockel verborgen, der wie ein typischer Kerzenständer geformt ist, oder es könnte als ein anderes dekoratives Element getarnt oder in einem solchen verborgen werden. Das Gehäuse der Energiequelle beinhaltet bevorzugt einen Hacker-Schaltkreis (unten beschrieben), um die LED der Lichtquelle 24 zu veranlassen, in der Helligkeit zu schwanken, um in einer pseudo-zufälligen Weise das Flackern einer echten Kerze zu simulieren. Eine noch andere Option ist es, eine Solarzelle bereitzustellen, die eine oder mehrere wiederaufladbare Batterien auflädt.
Das von der Lichtquelle 24 ausgestrahlte Licht sollte stark gebündelt sein und einer Punktform möglichst nahekommen, um die besten Ergebnisse zu erzielen. Leuchtdioden sind gewöhnlich in einer Lichtquelle 24 eingebettet, die hauptsächlich aus transparentem Kunststoff besteht. Die äußere, Licht ausstrahlende Oberfläche 170 des Körpers ist zylindrisch geformt und endet in einer Halbkugel. Eine LED ist an dem anderen, unteren Ende in einem lichtundurchlässigen Boden 172 eingefügt. Der größte Anteil des Lichts wird durch das halbkugelförmige Ende ausgestrahlt, wobei ein geringer Teil zu den Seiten entweicht. Die Vertiefung 26 ist im Wesentlichen der Lichtquelle angepasst, um ausgestrahltes Licht einzufangen und zu diffundieren. Dies ermöglicht es, sowohl die zylindrischen vertikalen Seitenwände 18, die auf einem Niveau mit der Lichtquelle 24 sind, als auch den Boden des vertieften zentralen Bereiches 20 mit Licht zu beaufschlagen. Dies unterstützt den ohnehin stark gebündelten Aspekt einer LED.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer elektrischen Kerze 110, die eine austauschbare Batterie enthält. Die Lichtquelle 24 wird bevorzugt durch eine superhelle LED bereitgestellt, wie oben beschrieben. Ein Batteriegehäuse 36 ist aus lichtdurchlässigem oder transparentem Kunststoff und ist in einer vergrößerten unteren Ausnehmung 126 eingeschlossen. Das Batteriegehäuse 36 enthält zwei C-Zellen 40 und 42, um einen Batteriestrom bereitzustellen. Das Batteriegehäuse 36 enthält die Lichtquelle 24 in einer konturierten Ausbuchtung oben auf dem Gehäuse, welches Licht an die Oberfläche weiterleitet. Eine Platine 44 und eine LED-Ansteuerschaltung 46 sind in dem Gehäuse 36 positioniert. Die Platine 44 blockiert die Abwärtsstrahlung des Lichts, wodurch die lichtundurchlässige Scheibe 92 weggelassen werden kann. Ausführungsformen der Erfindung, die eine einzige Zelle mit einer Aufwärts-Stromversorgung verwenden, können verwendet werden, um in kleinen Kerzen Platz zu sparen. In großen Kerzen können zusätzliche Zellen für größere Batterien verwendet werden. Die äußere Gestaltung des Körpers 12 der elektrischen Kerze 110 ist dieselbe Form, wie sie für die elektrische Kerze 10 verwendet wird, mit einem vertieften zentralen Bereich 120, der in eine Oberfläche 116 eingebettet ist, um ein teilweise geschmolzenes und ausgebranntes Erscheinungsbild mit zylindrischen vertikalen Seitenwänden 118 zu simulieren.
4 veranschaulicht die repräsentative Ansteuer-Elektronik 46 zum Betreiben einer LED 124. Eine Batterie 50 ist durch zwei Zellen der Größe C bereitgestellt. Es können unterschiedliche Stromquellen verwendet werden, abhängig von der gewünschten Batterie-Lebensdauer oder der gewünschten, durch die LED zu liefernden, Helligkeit. Wie oben erwähnt sind alternativ auch Kombinationen von Solarzellen und wiederaufladbaren Zellen oder eine Stromversorgung in Form eines Netzteils möglich. Die LED 124 wird bevorzugt als Global Opto G-L202YTT-T, eine bernsteinfarbenes Licht emittierende Diode, bereitgestellt. Die Ansteuer-Elektronik kann ein- und ausgeschaltet werden unter Verwendung eines Schalters 52, der am Plus-Pol der Batterie 50 angebracht ist. Der Schalter 52 kann ein lichtempfindliches Bauteil sein, wie ein Fototransistor. Die Batterie 50 liefert der LED Ansteuer-Elektronik 46 auch die Versorgungsspannung V.
Stromdurchflossene LEDs haben einen konstanten Spannungsabfall, und die Intensität der Lichtemission einer LED wird durch Änderung des an die LED gelieferten Stroms geregelt wird. Dementsprechend liefert die LED Ansteuer-Elektronik 46 eine wechselnde Menge an Strom an die LED 124. Das erste wesentliche Element der Ansteuer-Elektronik 46 ist eine Basisstromquelle, die durch eine Zenerdiode 54, Widerstände 56 und 62 und einen PNP-Transistor 60 gebildet wird, die Strom an die Last, hier eine Leuchtdiode 124, liefert. Die durch die Batterie 50 bereitgestellte Spannungsquelle ist mit dem Emitter des Transistors 60 durch den Widerstand 56 und mit der Basis des Transistors durch die in Sperrrichtung orientierte Zenerdiode verbunden.
Es ist sichergestellt, dass der Transistor ständig durch den Spannungsabfall, hervorgerufen durch die in Sperrrichtung geschaltete Zenerdiode, angesteuert wird, solange die Batteriespannung mindestens die Zener-Durchbruchspannung aufweist.
Daher liefert der Transistor 60 Strom an die Last, durch welche der Strom zur Masse zurückkehrt. Als Ergebnis erzeugt die LED 124 immer einen Minimumbetrag an Licht, wenn das Bauteil eingeschaltet ist und die Batterie eine Mindestspannung aufweist.
Die Änderung der Lichtstärke wird durch die variable Zunahme des an die LED 124 gelieferten Stroms erzielt. Ein 6fach-Inverter, wie ein SN74HC14N Hex-Wandler, erhältlich von Texas Instruments in Dallas, Texas, wird zur Implementierung mehrerer paralleler Oszillatoren oder Taktgeneratoren verwendet. Sämtliche Oszillatoren sind identisch aufgebaut, wenngleich die Werte äußerer Bauteile verändert sein können. In der bevorzugten Ausführungsform werden vier von sechs verfügbaren Wandlern (91–94) mit Widerständen (105–108) verwendet, die Rückmeldungen von den Ausgängen der Inverter an die Eingänge übermitteln. Kondensatoren 101–104 sind mit den Eingängen der Inverter 91–94 verbunden, um die Arbeitsfrequenz der Oszillatoren zu bestimmen. Die Verbindung der Versorgungsspannung zu den Invertern wird nur für den Inverter 90 (U1E) gezeigt, ist aber für jeden der Wandler 91–94 identisch.
Die Oszillatoren 68 und 70 sind als niederfrequente Oszillatoren ausgelegt, die mit ungefähr 2 Hz arbeiten. Die Oszillatoren 68 und 70, die mit den Inverter 94 und 93 gebildet werden, verwenden eine ähnliche Taktsteuerung (äußere Beschaltung), so dass sie mit ungefähr 10% Frequenzdifferenz arbeiten. Diese 10% Frequenzdifferenz verhindert, dass die Oszillatoren 68 und 70 einander synchronisieren oder zu langsam aneinander vorbeidriften. Die beiden niederfrequenten Oszillatoren 68 und 70 versorgen die LED 124 durch Serienwiderstände und in Flussrichtung geschaltete Dioden 76 und 78 bzw. 72 und 74 über einen gemeinsamen Knotenpunkt mit Strom. Als ein Ergebnis wird die Stromstärke durch die LED 124 von dem Minimum, der durch die Stromquelle, den PNP Transistor 60, vorgegeben ist, pseudo-zufällig erhöht. Wenn einer der beiden Oszillatoren 68 oder 70 „hoch” (in der Spitze ihrer Amplitude) ist, wird zusätzlicher Strom zur LED 124 geleitet, und die LED wird etwas heller. Wenn beide Oszillatoren 68 und 70 hoch sind, wird eine dritte, höhere Stromstärke durch die LED 124 fließen. Diese drei Stromstärken (beide hoch, nur einer hoch, oder beide niedrig) sorgen für drei Helligkeitsstufen, die eingestellt werden können durch die Wahl der Widerstände 76 und 72 und den Strom von der Stromquelle. Solange die beiden Oszillatoren nicht synchronisiert sind, werden diese drei Helligkeitsstufen in einer pseudo-zufälligen Weise variieren entsprechend der Drift der Oszillatoren. Größere Toleranzen der Komponenten sind akzeptabel, da diese zu dem Grad der Zufälligkeit beitragen, mit dem Strom an die LED 124 abgegeben wird.
In einigen Applikationen können die Unterschiede in der Frequenz der Oszillatoren 68 und 70 bis zu einer Größe von 2:1 eingestellt werden. Die Rate, mit der die Oszillatoren aneinander vorbei driften, beeinflusst das Erscheinungsbild des Beleuchtungskörpers.
In der bevorzugten Ausführungsform arbeitet der mit dem Inverter 92 gebildete Oszillator 66 mit ungefähr 8 Hz und stellt zwei weitere Stromstärken bereit. Drei parallele Stromstärken ermöglichen so insgesamt sechs Helligkeitsstufen. Der Ausgangsstrom des Wandlers wird wiederum durch einen Serienwiderstand 84 und eine in Flussrichtung geschaltete Diode 86 zu einem Knotenpunkt und dann über den Widerstand 126 zur LED 124 geleitet. Der gewählte Wert für Widerstand 84 ist höher als derjenige der Widerstände 78 und 74, mit dem Ergebnis, dass der Oszillator 66 weniger Strom an die LED 124 leitet als die Oszillatoren 68 und 70. Dies verstärkt noch mehr den Eindruck der Zufälligkeit in der Lichtstärke der LED 124, indem die Lichtstärke in unterschiedlich bemessenen Schritten wechselt. Der mit dem Inverter 91 gebildete Oszillator 64 arbeitet ebenfalls mit ungefähr 8 Hz. Der Wert des Widerstands 80 ist vergleichbar dem des Widerstands 84, so dass der Oszillator 64 einen vergleichbaren Strom wie der Oszillator 66 bereitstellt. Der Strom von dem Inverter 91 wird durch den Widerstand 80 und die Diode 82 zu einem Knotenpunkt und von diesem über den Widerstand 126 an die LED 124 geleitet. Ein Kondensator 125 kann zwischen die Versorgungsspannung und Masse geschaltet werden, um Rauschen gegen Masse kurzzuschließen und so zu verhindern, dass dieses Rauschen die Oszillatoren miteinander synchronisiert.
Wie gezeigt, werden zwei Eingänge des 6fach-Inverters nicht verwendet, jedoch könnten diese Eingänge benutzt werden, um zwei weitere Oszillatoren aufzubauen, deren Ausgänge zusätzliche Kerzen mit einer Vielzahl von LEDs treiben oder eine einzelne LED mit zusätzlichen Stromstärken versorgen.
Die Erfindung stellt eine elektrische Kerze bereit, welche realistisches kerzengleiches Licht bereitstellt, wobei sie im nicht erleuchteten Zustand ein kerzenähnliches Erscheinungsbild bietet. Das von der Erfindung erzeugte Licht beinhaltet eine Vielzahl von Helligkeitsstufen, die in einer pseudo-zufälligen Weise variieren, um eine Variation an Lichtstärken zu bieten, ähnlich einer Kerzenflamme, die durch einen sanften Luftzug bewegt wird. Die elektrische Kerze gemäß der Erfindung kann ohne weiteres in dekorativen Leuchtenhaltern verwendet werden, in denen man typischerweise eine Kerze einsetzen würde, wobei dem Verwender die Notwendigkeit erspart bleibt, den Leuchtenhalter regelmäßig vom Wachs zu reinigen. Die elektrische Kerze kann auch als eigenständiger Beleuchtungskörper oder ohne weiteres in einer Vielzahl von Haltern, wie als Gartenleuchten, Terrassenleuchten, Solarleuchten, Nachtlichtern usw. eingesetzt werden.
Während die Erfindung lediglich in einer ihrer Ausführungsformen gezeigt wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne den Geist und den Umfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Eine elektrische Kerze (10), umfassend: einen optisch lichtdurchlässigen Körper (12), in Form und Größe einer durch Herunterbrennen reduzierten Kerze entsprechend, mit einer vertikalen Seitenwand (18) und einem vertieften zentralen Bereich (20) in einer Oberfläche (16), wobei der vertiefte zentrale Bereich eine teilweise heruntergebrannte Kerze simulieren soll; eine gebündelte Lichtquelle (24), die so ausgerichtet ist, dass sie den größten Teil des Lichts aufwärts gegen den vertieften zentralen Bereich ausstrahlt, wobei sie horizontal zentriert innerhalb des lichtdurchlässigen Körpers (12) positioniert ist; eine Stromversorgung (30); und einen Generator zur Erzeugung von Flacker-Erregungssignalen (46), welcher zwischen die Stromversorgung (30) und die gebündelte Lichtquelle (24) geschaltet ist, um ein variierendes Erregungssignal an die gebündelte Lichtquelle (24) auszugeben.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß Anspruch 1, worin die gebündelte Lichtquelle (24) in einer Mulde (26) angeordnet ist, welche bemessen und geformt ist, um die gebündelte Lichtquelle aufzunehmen und das von dieser ausgestrahlte Licht zur Diffusion durch den lichtdurchlässigen Körper (12) einzufangen.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, worin die gebündelte Lichtquelle (24) aus einer superhellen Leuchtdiode (LED) besteht, die als eine stark gebündelte, nahezu punktförmige Lichtquelle funktioniert.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die superhelle Leuchtdiode (LED) innerhalb des Körpers verborgen ist, um den Körper so auszuleuchten, dass er wie eine durch Herunterbrennen abgesenkte Flamme einer echten Wachskerze beleuchtet wird.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die superhelle Leuchtdiode (LED) die einzige Lichtquelle der elektrischen Kerze (10) ist.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die elektrische Kerze so bemessen ist, dass sie einer standfesten Kerze mit einem im Verhältnis zur Höhe relativ großen Umfang gleicht.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Generator zur Erzeugung von Flacker-Erregungssignalen (46) eine Mehrzahl an Oszillatoren verwendet, welche auf nahe beieinander liegende Frequenzen abgestimmt sind, jedoch nicht auf dieselbe Frequenz, um dadurch ein realistisches, pseudo-zufälliges Flackern des durch die LED ausgestrahlten Lichts zu erzeugen.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher ein Gehäuse für die Stromversorgung den Generator zur Erzeugung von Flacker-Erregungssignalen (46) einschließt, welcher die LED veranlasst, die Helligkeit in einer pseudo-zufälligen Weise zu variieren, um das Flackern einer echten Kerze zu simulieren.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher vier der sechs verfügbaren Inverter (91–94) mit den Widerständen (105–108) verwendet werden, die Rückmeldungen von den Ausgängen der Inverter an die Eingänge übermitteln.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin eine Unterseite (14) umfassend, auf welcher die elektrische Kerze ruht.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin eine Platine (44) enthaltend.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Platine (44) und der Generator zur Erzeugung von Flacker-Erregungssignalen (46) in einem Batteriegehäuse (36) positioniert sind.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der lichtdurchlässige Körper (12) aus Kerzenwachs besteht.
Eine elektrische Kerze (10) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin einen Zeitschalter umfassend.