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Die
Erfindung betrifft Leuchtvorrichtungen, insbesondere LED-Retrofitlampen. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer der Leuchtvorrichtungen.
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LED-Retrofitlampen
bzw. deren Lichtquellen werden typischerweise mit einer Schutzkleinspannung
(”Safety
Extra Low Voltage”;
SELV) betrieben. Dazu weist die LED-Retrofitlampe einen Treiber
zum Betrieb der LED(s) auf, welcher einen Spannungsregulator zur
Umwandlung einer Netzspannung, beispielsweise von 230 V, auf eine
Spannung von etwa 10 V bis 25 V umfasst, typischerweise einen Transformator.
Die Effizienz eines SELV-Treibers
liegt typischerweise zwischen 70% und 80%. Bei SELV-Geräten müssen zum
Schutz eines Verbrauchers Isolationsabstände zwischen einer Primärseite und
einer Sekundärseite
bezüglich
des Spannungsregulators von mindestens 5 mm eingehalten werden,
um einen durch Kriechströme
verursachten Stromschlag des Nutzers vermeiden zu können. Insbesondere
sollten von einem Spannungsnetz stammende Überspannungsimpulse von bis
zu 4 KV von der Sekundärseite ferngehalten
werden, so dass auch dann keine Gefahr für den Nutzer besteht, falls
er elektrisch leitende berührbare
Teile wie z. B. den Kühlkörper während des
Auftretens des Impulses berührt.
Auch muss die LED-Lampe bestimmte Flammschutzklassen einhalten,
was bisher nur durch Materialien mit einer hohen Flammschutzklasse
oder eine Verwendung metallischer Verbindungselemente gelöst worden
ist.
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LED-Retrofitlampen
können
beispielsweise so aufgebaut sein, dass die LED(s) auf einem Träger montiert
sind, welcher am Kühlkörper verschraubt
ist und elektrisch davon isoliert ist. Eine notwendige Länge der
Kriechstrecke bzw. Isolierung zwischen potenzialführenden
oder elektrisch leitenden Oberflächenbereichen
(Kontaktfelder, Leitungsspuren usw., z. B. auf Kupfer und/oder Leitpaste
mit z. B. Silber) und dem Kühlkörper wird
dadurch erreicht, dass erstens die potenzialführenden Oberflächenbereiche
einen Abstand von mindestens 5 mm zu einem Rand des Trägers einhalten
und zweitens ein elektrisch isolierender Bereich von mindestens
5 mm um die Verschraubungsstellen eingehalten wird. Jedoch besitzt
eine solche Ausgestaltung einen großen Flächenbedarf.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfach
montierbare sowie kostengünstige
und kompakte Leuchtvorrichtung, insbesondere LED-Retrofitlampe,
bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird mittels mehrerer Leuchtvorrichtungen und eines Verfahrens
nach dem jeweiligen unabhängigen
Anspruch gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
sind insbesondere den abhängigen
Ansprüchen
entnehmbar.
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Die
Aufgabe wird gelöst
mittels einer Leuchtvorrichtung, welche mindestens aufweist:
- – einen
Körper
mit einer äußeren Auflagefläche und
- – einen
Lichtquellenträger,
der mittels mindestens eines Andrückelements auf die Auflagefläche gedrückt wird,
- – wobei
das Andrückelement
an der Leuchtvorrichtung verrastet ist.
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Durch
das Verrasten wird ein in Aufbau und Handhabung besonders einfaches
Andrückelement bereitgestellt,
welches zudem mit besonders leichtgewichtigen Elementen und in einer
Vielzahl von Materialien ausgestaltbar ist. Zudem eignet sich ein
Einrastvorgang gut zur Verwendung in einem automatisierten Prozessablauf.
Durch den schraubenlosen Aufbau wird im Gegensatz zu einem Aufbau
mit Schrauben keine Reduzierung der Luft- und Kriechstrecken erzeugt.
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Allgemein
ist die Art der Verrastung nicht eingeschränkt und kann beispielsweise
als eine Schnappverbindung (Ringschnapp-, Kugelschnapp-, Biegeschnapp-
und/oder Torsionsschnappverbindung usw.) oder als eine ratschenähnliche
Verrastung ausgeführt
sein. Die Verrastung kann mittels jeglicher geeigneter Elemente
durchgeführt
werden, z. B. mittels Rasthaken, Rastvorsprüngen, Verzahnungen usw.
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Der
Körper
kann insbesondere ein Kühlkörper sein.
Der Kühlkörper kann
vorteilhafterweise aus einem gut wärmeleitenden Material mit λ > 10 W/(m·K), besonders
bevorzugt λ > 100 W/(m·K), bestehen,
insbesondere aus einem Metall wie Aluminium, Kupfer oder einer Legierung
davon. Der Kühlkörper kann
aber auch vollständig
oder teilweise aus einem Kunststoff bestehen; besonders vorteilhaft
zur elektrischen Isolierung und Verlängerung der Kriechstrecken
ist ein gut wärmeleitender
und elektrisch isolierender Kunststoff, es ist aber auch die Verwendung
eines gut wärmeleitenden
und elektrisch leitenden Kunststoffs möglich. Der Kühlkörper kann
im Wesentlichen symmetrisch ausgeformt sein, insbesondere im Wesentlichen
rotationssymmetrisch, z. B. um eine Längsachse. Der Kühlkörper kann
Wärmeableitelemente
aufweisen, z. B. Kühlrippen
oder Kühlstifte.
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Der
Lichtquellenträger
kann ein oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Dabei ist die Art
der Lichtquellen zunächst
nicht beschränkt.
Jedoch wird es für einen
Betrieb mit einer geringen Verlustleistung und besonders kompakten
Bauweise bevorzugt, wenn die Lichtquelle eine Halbleiterlichtquelle
ist, z. B. eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode (LED).
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Die
Halbleiter-Lichtquelle kann einen oder mehrere Emitter aufweisen.
Der oder die Halbleiter-Emitter können auf dem Träger aufgebracht
sein, auf dem auch weitere elektronische Bausteine wie Widerstände, Kondensatoren,
Logikbausteine usw. montiert sein können. Die Halbleiter-Emitter
können beispielsweise
mittels herkömmlicher
Lötverfahren auf
dem Träger
aufgebracht sein. Die Halbleiter-Emitter können aber auch durch Chip-Level-Verbindungsarten,
wie Bonden (Drahtbonden, Flip-Chip-Bonden) usw. mit einem Substrat
verbunden sein (”Submount”), z. B.
durch Bestückung
eines Substrats aus AlN mit LED-Chips. Auch können ein oder mehrere Submounts
auf einer Leiterplatte montiert sein. Bei Vorliegen mehrerer Halbleiter-Emitter können diese
in der gleichen Farbe strahlen, z. B. weiß, was eine einfache Skalierbarkeit
der Helligkeit ermöglicht.
Die Halbleiter-Emitter können
aber zumindest teilweise auch eine unterschiedliche Strahlfarbe
aufweisen, z. B. rot (R), grün
(G), blau (B), bernstein (A), mint (M) und/oder weiß (W) usw.
Dadurch kann ggf. eine Strahlfarbe der Lichtquelle durchgestimmt
werden, und es kann ein beliebiger Farbpunkt eingestellt werden.
Insbesondere kann es bevorzugt sein, wenn Halbleiter-Emitter unterschiedlicher
Strahlfarbe ein weißes
Mischlicht erzeugen können.
Anstelle oder zusätzlich
zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP,
sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar.
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Der
Träger
kann als eine Leiterplatte bzw. Platine oder ein anderes Substrat
ausgeführt
sein, z. B. als ein kompakter Keramikkörper. Der Träger kann eine
oder mehrere Verdrahtungslagen aufweisen.
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Zur
gleichmäßigen Verteilung
mehrerer Lichtquellen, insbesondere LEDs, bei gleichzeitig einfacher
Auslegung der Kriechstrecken unter Einhaltung vorgegebener Isolationsstrecken
kann es vorteilhaft sein, wenn der Träger umlaufend und konzentrisch
oder koaxial zu einem hochstehenden Kabelzuführungselement, z. B. Kabelkanal,
angeordnet ist. Auch wird so eine geringe seitliche Ausdehnung des
Trägers
relativ zu einer Längsachse
des Kühlkörpers erreicht.
Es kann zur Einhaltung vorgegebener Isolationsstrecken vorteilhaft
sein, wenn die Lichtquellen in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig angeordnet
sind.
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Vorteilhafterweise
kann der Träger
mittels einer elektrisch isolierenden Übergangslage an dem Kühlkörper befestigt
sein.
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Die
elektrisch isolierende Übergangslage kann
zur zuverlässigen
Verbindung zwischen Träger und
Kühlkörper vorteilhafterweise
beidseitig haftfähig sein.
Die Übergangslage
kann z. B. ein thermisches Übergangsmaterial
(TIM, ”Thermal
Interface Material”)
wie eine Wärmeleitpaste
(z. B. Silikonöl
mit Zusätzen
von Aluminiumoxid, Zinkoxid, Bornitrid oder Silberpulver), eine
Folie oder ein Pad oder eine Matte sein. Alternativ ist z. B. eine
Silikonlage o. ä.
verwendbar. Die Übergangslage
kann ferner die Vorteile einer hohen Durchschlagsfestigkeit und
einer Verlängerung
des Kriechpfades aufweisen.
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Der
Träger
kann allgemein mindestens eine elektrisch isolierende Isolationslage
aufweisen. Besonders vorteilhaft kann eine Isolationslage aus einem
zumindest in Dickenrichtung thermisch gut und elektrisch schlecht
leitenden Material oder Materialverbund bestehen. Besonders vorteilhaft
ist eine Isolationslage aus Keramik, wie z. B. mit Al2O3, AlN, BN oder SiC. Die Isolierlage kann
als Mehrlagenkeramikträger
ausgestaltet sein, z. B. in LTCC-Technik. Dabei können beispielsweise
auch Lagen mit unterschiedlichen Materialien verwendet werden, z.
B. mit unterschiedlichen Keramiken. Diese können beispielsweise abwechselnd
hochgradig dielektrisch und niedrig dielektrisch ausgestaltet sein.
Auch kann die mindestens eine Isolationslage aus einem typischen
Leiterplatten-Basismaterial bestehen, wie FR4, was thermisch weniger
vorteilhaft aber sehr kostengünstig
ist. Der Träger
kann vorteilhafterweise eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens
4 KV aufweisen, damit Überspannungspulse
mindestens dieser Größenordnung
nicht durch den Träger
schlagen.
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Zur
Erreichung eines besonders vorteilhaften Kompromisses zwischen einerseits
einer Maximierung der Isolationsstrecke und andererseits einer Minimierung
des thermischen Pfads zwischen Lichtquelle(n) und Kühlkörper kann
eine Dicke des Trägers
vorteilhafterweise im Bereich zwischen 0,16 mm und 1 mm liegen.
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Es
ist eine Ausgestaltung, dass das Andrückelement mittels mindestens
eines Rasthakens an der Leuchtvorrichtung verrastet ist. Rasthaken
sind einfach herzustellen und greifen typischerweise in ein an der
Leuchtvorrichtung vorhandenes Rastgegenelement, z. B. eine Rastaufnahme,
ein.
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Es
ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das Andrückelement ringförmig ausgebildet
ist. Die ringförmige
Ausbildung ist insbesondere zur Verwendung mit mehreren Rasthaken
vorteilhaft, da die mehreren Rasthaken beabstandet an dem Ring angeordnet
sein können
und so eine besonders stabile und räumlich verteilte Befestigung
an der Leuchtvorrichtung ermöglichen.
Folglich wird eine gleichmäßige Andrückkraft,
welche durch das Andrückelement auf
den Lichtquellenträger
ausgeübt
wird, bereitgestellt.
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Es
ist noch eine spezielle Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung
mindestens eine Rastaufnahme zur Aufnahme mindestens eines Rasthakens aufweist,
z. B. eine entsprechende Nut, wobei die Rastaufnahme an einer Kontaktfläche mit
dem Rasthaken die Öffnung
der Rastaufnahme aufweitend angeschrägt ist. Dadurch kann der Rasthaken
in begrenztem Umfang in der Rastaufnahme gleiten und einen Höhenunterschied
erfahren. So wiederum kann ein Toleranzausgleich in Bezug auf den
Träger erreicht
werden, wodurch die Andrückkraft
auf den Träger
bzw. die Andrückkraft
des Trägers
auf seine Unterlage, insbesondere den Körper, in einem vorbestimmten
Wertebereich gehalten werden kann. Dies dient zur Vermeidung einer
Beschädigung
des Andrückelements,
des Trägers
oder weiterer sich im Kraftpfad befindlicher Elemente, wie ggf.
von Übergangslagen.
Es ist noch eine spezielle Ausgestaltung, dass ein Neigungswinkel
der Kontaktfläche, welcher
auch einen Löse-
bzw. Fügewinkel
darstellt, zwischen 5° und
15° liegt.
Es hat sich gezeigt, dass in diesem Winkelbereich ein fester Sitz
des Andrückelements
bei gleichzeitig hohem Schutz der in dem Kraftfluss liegenden Komponenten
vor einer mechanischen Beschädigung
durch das Andrücken
erreicht wird.
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Es
ist noch eine Ausgestaltung, dass der Körper eine Aussparung sowie
eine Durchgangsöffnung
von der Aussparung zu der Auflagefläche aufweist. So können elektrische
Verbindungen usw. direkt von der Aussparung zu der Leiterplatte
geführt werden.
In die Durchgangsöffnung
kann ein Kabelzuführungselement,
z. B. ein Kabelkanal, eingesetzt sein. Das Kabelzuführungselement
kann aus der Auflagefläche
hervorragen und dort mit dem Andrückelement verrastbar sein.
Das Kabelzuführungselement
weist dafür
zumindest an seiner über
die Auflagefläche
hervorragenden Außenseite
ein Rastmittel auf.
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Es
ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Andrückelement mittels mindestens
eines verzahnten Rastrings an der Leuchtvorrichtung verrastet ist. Beispielsweise
kann der Rastring auf das Kabelzuführungselement aufgesteckt werden.
Eine Verrastung kann dabei z. B. mittels einer Verzahnung des Rastrings,
des Kabelzuführungselements
oder beider Elemente erreicht werden. Dazu kann das Kabeldurchführungselement
in einer Variante an seiner Außenseite
eine Verzahnung oder ein Sperrelement zum Eingriff in eine Verzahnung
aufweisen, während der
Rastring an seiner Innenseite eine entsprechende Struktur (Verzahnung,
Sperre usw.) aufweist. Der Rastring kann dann einfach über das
Kabeldurchführungselement
gesteckt werden, bis das Andrückelement
auf den Träger
aufsetzt. Eine solche Verrastung kann beispielsweise analog zu einer
Verrastung eines Kabelbinders ausgestaltet sein. Insbesondere bei
einer Verzahnung kann über
eine entsprechende relative Positionierung des Andrückelements
und des Kabeldurchführungselements
ein Anpressdruck auf den Träger
zumindest grob eingestellt werden.
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Die
Aussparung kann insbesondere als eine Treiberkavität zur Aufnahme
eines Treibers für
die Lichtquellen ausgestaltet und/oder vorgesehen sein. Die Aussparung
weist vorteilhafterweise eine Einführöffnung zum Einführen des
Treibers, z. B. einer Treiberplatine, auf. Die Einführöffnung der
Aussparung kann sich vorteilhafterweise an einer Rückseite des
Kühlkörpers befinden.
Die Einführöffnung und das
Kabelzuführungselement
befinden sich vorteilhafterweise an gegenüberliegenden Seiten der Aussparung.
Die Aussparung kann beispielsweise zylinderförmig ausgestaltet sein. Die
Aussparung kann vorteilhafterweise gegenüber dem Kühlkörper elektrisch isoliert sein,
um direkte Kriechstrecken zu vermeiden, z. B. mittels einer elektrisch
isolierenden Auskleidung (auch Gehäuse der Treiberkavität, GTK, genannt),
z. B. in Form eines durch die Einführöffnung in die Aussparung eingesteckten
Kunststoffrohrs. Die Auskleidung kann ein oder mehrere Befestigungselemente
zur Befestigung des Treibers aufweisen.
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Das
Kabelzuführungselement
dient zur Zuführung
bzw. Durchführung
mindestens einer elektrischen Leitung zwischen dem in der Aussparung
befindlichen Treiber und der mindestens einen Halbleiterlichtquelle
bzw. dem damit bestückten
Träger.
Das Kabelzuführungselement
und die Auskleidung können
einstückig
als ein einziges Element ausgestaltet sein. Mit dem Einführen der
Auskleidung in die Aussparung wird dann gleichzeitig auch das Kabelzuführungselement
durch eine Durchgangsöffnung
des Kühlkörpers geschoben.
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Die
mindestens eine elektrische Leitung, die beispielsweise als ein
Draht, ein Kabel oder Verbinder jeglicher Art ausgestaltet sein
kann, kann mittels jeglicher geeigneten Methode kontaktiert werden,
z. B. mittels Lötens,
Widerstandsschweißens,
Laserschweißens
usw.
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Der
Treiber kann eine allgemeine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der
mindestens einen Halbleiterlichtquelle sein. Vorzugsweise ist der
Treiber als ein Nicht-SELV-Treiber ausgestaltet, insbesondere als
ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber. Ein Nicht-SELV-Treiber besitzt
gegenüber
einem SELV-Treiber einen höheren
Wirkungsgrad von typischerweise mehr als 90% und kann zudem kostengünstiger
aufgebaut werden. Es werden keine Sicherheitsabstände im Treiber
von der Primärseite
zur Sekundärseite
benötigt,
so wie es bei einem SELV-Treiber unter Verwendung eines Transformators
vorgeschrieben ist. Eine Trennung zwischen Primärseite und Sekundärseite findet
vielmehr vornehmlich zwischen Träger
und Kühlkörper statt.
Bei einem trafolosen Nicht-SELV-Treiber kann der Transformator vorteilhafterweise
durch eine Spule oder eine Buck-Konfiguration/einen Stepdown-Konverter ersetzt
werden.
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Das
Andrückelement
kann als ein separat hergestelltes und auf die Leuchtvorrichtung
aufsetzbares Element vorliegen.
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Es
ist eine alternative oder zusätzliche
Ausgestaltung, dass das Andrückelement
dem Träger entspricht.
In anderen Worten ist das Andrückelement
in den Träger
integriert bzw. der Träger
weist die Funktion des Andrückelements
auf. Der Träger selbst
ist somit mittels der Verrastung an dem Körper befestigbar und drückt sich
dadurch selbst gegen die Auflagefläche. Dazu kann der Lichtquellenträger, z. B.
die Leiterplatte, als solches ein Verrastmittel aufweisen. Ein solcher
Lichtquellenträger
ist auf die bereits oben beschriebenen Ausgestaltungen anwendbar.
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Es
ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Andrückelement, das z. B. in Form
eines Raststifts vorliegt, in die Durchgangsöffnung eingerastet ist, und
zwar direkt mit der Durchgangsöffnung,
d. h., dem Körper,
verrastet oder mit einem in der Durchgangsöffnung befindlichen Einsatz,
z. B. einem Kunststoffring oder einer Kunststoffhülse. Die
Durchgangsöffnung
kann folglich als ein Rastloch ausgebildet sein, und das Andrückelement
kann zapfenartig mit einem seitlich überstehenden Kopf geformt und ggf.
mit einer Längsbohrung
versehen sein. Das Andrückelement
kann von außen
in die Durchgangsöffnung
eingedrückt
und verrastet werden und dabei durch die Verrastung den Träger an die
Auflagefläche drücken. Durch
den als Längsbohrung
in dem Andrückelement
ausgestalteten Kabelkanal können
z. B. Kabel, Drähte
usw. aus der Aussparung zu dem Lichtquellenträger geführt werden. Alternativ kann die Durchgangsöffnung mit
einem Einsatz versehen sein, welcher ein Rastloch zum Verrasten
des Andrückelements
aufweist.
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Es
ist außerdem
eine Ausgestaltung, dass der Träger
eine im Wesentlichen konzentrisch zu der Durchgangsöffnung angeordnete
Trägeröffnung aufweist.
Dadurch kann das von der Durchgangsöffnung hervorragende Kabelzuführungselement
bzw. das in die Durchgangsöffnung
oder den Einsatz darin eingeschraubte Andrückelement als eine Zentrierhilfe
verwendet werden.
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Es
ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Andrückelement
federscheibenartig ausgebildet ist und mit mindestens einem peripheren
Randbereich in mindestens eine Rastaufnahme der Leuchtvorrichtung
unter Spannung eingesetzt ist. Bei dieser Ausgestaltung brauchen
keine Verzahnungen oder ähnliches
vorgesehen zu sein, was eine Herstellung vereinfacht. Jedoch ist
es alternativ auch mögliche, das
Andrückelement
zusätzlich
mit einer ratschenähnlichen
Struktur, z. B. einer Verzahnung, auszurüsten. So kann ein Anpressdruck
auf den Träger
weiter erhöht
werden.
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Zur
Vermeidung einer Verkürzung
von Kriechstrecken oder Luftstrecken ist es vorteilhaft, wenn zumindest
eine Oberfläche
des Andrückelements
aus einem elektrisch nichtleitenden Material besteht. Das nicht
leitende Material kann beispielsweise Kunststoff sein. Es ist eine
Variante, dass das Andrückelement
vollständig
aus Kunststoff hergestellt ist. Dadurch wird eine einfache und preiswerte Herstellung
ermöglicht.
Es ist eine weitere Variante, dass das Andrückelement einen metallischen
Kern aufweist, welcher von einem Kunststoffmantel umgeben ist. Dadurch
wird eine höhere
Festigkeit und ein höherer
Elastizitätsmodul
des Andrückelements
erreicht.
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Es
ist grundsätzlich
möglich,
mehrere Rast-Andrückelemente
zu verwenden, z. B. ein zentrales Rast-Andrückelement und ein lateral außenseitiges
Rast-Andrückelement.
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Jedoch
ist die Leuchtvorrichtung nicht darauf beschränkt, mindestens ein verrastendes
Andrückelement
(”Rast-Andrückelement”) zu verwenden, sondern
es können
zusätzlich
andere Arten von Andrückelementen
verwendet werden, z. B. ein Dreh-Andrückelement,
welches mittels einer Drehbewegung an der Leuchtvorrichtung befestigt
wird. Ein solches Dreh-Andrückelement
kann an der Leuchtvorrichtung verschraubt oder mittels einer Bajonett-Verbindung
befestigt sein. Insbesondere durch ein Dreh-Andrückelement lässt sich ein Anpressdruck mit
vergleichsweise hoher Genauigkeit einstellen.
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Es
ist außerdem
eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Andrückelement (z. B. Rast- oder Dreh-Andrückelement)
einen Träger
für eine,
insbesondere lichtdurchlässige,
Abdeckung aufweist. Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das
Abdeckelement mindestens eine Aussparung für mindestens eine Lichtquelle
oder Teile davon aufweist. Durch die Abdeckung kann der Träger zumindest
teilweise vor einer mechanischen oder anderen Beanspruchung geschützt werden
und auch als ein Sichtschutz dienen. Die Abdeckung kann lichtdurchlässig oder
lichtundurchlässig
sein. Eine lichtdurchlässige
Abdeckung kann auch die Lichtquellen überdecken, während eine
lichtundurchlässige
Abdeckung mindestens eine Aussparung in einem Bereich eines Lichtkegels
der Lichtquelle aufweist. Dann kann die Lichtquelle zumindest teilweise
durch die Aussparung geführt
sein. Eine solche Freilassung der Lichtquelle durch die Abdeckung
weist den Vorteil auf, dass die Abdeckung eine Strahlführung der
Lichtquelle nicht beeinträchtigt
und auch kein Licht absorbiert. Zur Strahlführung kann die Lichtquelle
mit mindestens einem optisch aktiven Element, z. B. einer Linse,
ausgerüstet
sein.
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Allgemein
kann das Kabelzuführungselement
auch außermittig
angeordnet sein, z. B. lateral von der Längsachse des Kühlkörpers oder
des Substrats versetzt. Dabei kann das Kabelzuführungselement auch außerhalb
einer lateralen Ausdehnung des Trägers angeordnet sein. Dann
kann die mindestens eine elektrische Leitung von seitlich Außen zum Träger geführt werden.
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Allgemein
kann es bevorzugt sein, wenn ein Kriechpfad mindestens 1 mm lang
ist, besonders bevorzugt mindestens 6,5 mm. Die Luftstrecke beträgt vorzugsweise
mindestens 4 mm.
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Eine
zumindest lokale Wärmeleitfähigkeit oder
Wärmespreizung
des Trägers
kann vorteilhafterweise zwischen 20 (W/m·K) und 400 (W/m·K) liegen,
z. B. ca. 400 (W/m·K)
für eine
Kupferlage.
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Die
Halbleiterlichtquelle kann vorteilhafterweise mittels einer Nicht-SELV-Spannung
gespeist werden, jedoch ist auch eine Verwendung mit einer Schutzkleinspannung
(SELV) möglich.
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Der
Treiber kann ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber sein.
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Die
Leuchtvorrichtung kann besonders vorteilhaft als Retrofitlampe,
insbesondere LED-Retrofitlampe, oder als ein Modul dafür ausgestaltet
sein.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
mittels eines Verfahrens zum Montieren einer Leuchtvorrichtung, wobei
das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- – elastisches
Verbiegen des Andrückelements
so, dass sich seine seitliche Ausdehnung verringert;
- – Positionieren
des peripheren Randbereichs neben der mindestens einen Rastaufnahme;
und
- – Freigeben
des Andrückelements
so, dass der periphere Randbereich in die mindestens eine Rastaufnahme
eintaucht.
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Durch
das Freigeben des Andrückelements kann
sich dieses zumindest teilweise entspannen, dehnt sich dadurch seitlich
wieder aus und kann sich in der Folge auf den Träger absenken, wobei das Andrückelement
weiterhin unter Spannung steht, so dass es einen Anpressdruck auf
den Träger
ausübt. Eine
solche Ausgestaltung ist konstruktiv besonders einfach und preisgünstig herstellbar.
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Die
Aufgabe wird auch gelöst
mittels einer Leuchtvorrichtung, welche mindestens aufweist:
- – einen
Körper,
insbesondere Kühlkörper, mit
einer äußeren Auflagefläche,
- – einen
Lichtquellenträger,
insbesondere LED-Träger,
der mittels mindestens eines Andrückelements auf die Auflagefläche gedrückt wird,
- – wobei
das Andrückelement
ein heißverstemmter Kunststoffniet
ist.
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Dadurch
kann ein toleranzkompensierendes, permanentes Andrücken an
den Träger
erreicht werden, wobei durch die permanente Verbindung eine Vibrationssicherheit
erreicht wird. Zudem ist das Heißverstemmen einfach durchführbar.
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Die
Aufgabe wird ferner gelöst
durch eine Leuchtvorrichtung, welche mindestens aufweist
- – einen
Körper,
insbesondere Kühlkörper, mit
einer äußeren Auflagefläche,
- – einen
Lichtquellenträger,
insbesondere LED-Träger,
der mittels mindestens eines Andrückelements auf die Auflagefläche gedrückt wird,
- – wobei
das Andrückelement
eine verrastend spreizbare Spreizhülse ist.
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Auch
hierdurch kann ein toleranzkompensierendes, permanentes Andrücken an
den Träger (durch
die Spreizhülse)
erreicht werden, wobei durch die permanente Verbindung eine Vibrationssicherheit erreicht
wird. Zudem ist eine Spreizung der Spreizhülse besonders einfach durchführbar.
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Es
ist eine Weiterbildung, dass das Verrasten bis zu einem Grenzwert
durchgeführt
wird, z. B. bis zu einem vorbestimmten Anpressdruck oder Einrastdruck.
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In
den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit
gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen
versehen sein.
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1 zeigt
in Aufsicht eine LED-Retrofitlampe mit einem bestückten Träger gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 zeigt
in Aufsicht den Träger
aus 1 in einer detaillierteren Darstellung;
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3 zeigt
die LED-Retrofitlampe gemäß der ersten
Ausführungsform
als Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus 1 in
Seitenansicht;
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4 zeigt
in Schrägansicht
einen detaillierten Ausschnitt aus der Schnittdarstellung der LED-Retrofitlampe gemäß der ersten
Ausführungsform;
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5 zeigt
in einer zu 4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6 zeigt
in einer zu 4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer dritten Ausführungsform;
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7 zeigt
in einer zu 4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer vierten Ausführungsform;
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8 zeigt
als Schnittdarstellung in Schrägansicht
eine Montagevorrichtung zum Montieren eines Andrückelements an die LED-Retrofitlampe
gemäß der vierten
Ausführungsform;
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9 zeigt
einen Montagevorgang zum Montieren des Andrückelements an die LED-Retrofitlampe
gemäß der vierten
Ausführungsform;
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10 zeigt
in einer zu 4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer fünften Ausführungsform;
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11 zeigt
in einer zu 4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer sechsten Ausführungsform;
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12 zeigt
als Schnittdarstellung in Schrägansicht
einen vergrößerten Ausschnitt
der Leuchtvorrichtung gemäß der sechsten
Ausführungsform
im Bereich eines Rast-Andrückelements;
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13 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen vergrößerten Ausschnitt
der Leuchtvorrichtung gemäß der sechsten
Ausführungsform
im Bereich eines Schraub-Andrückelements;
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14 zeigt
in Aufsicht eine Leuchtdiode einer der LED-Retrofitlampen;
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15 zeigt
in Aufsicht ein Abdeckelement zur Verwendung mit der Leuchtvorrichtung
gemäß der sechsten
Ausführungsform;
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16 zeigt
in Aufsicht ein weiteres Abdeckelement zur Verwendung mit der Leuchtvorrichtung gemäß der sechsten
Ausführungsform;
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17 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines ersten
Prozessschritts zum Bilden eines heißverstemmten Niets einer Leuchtvorrichtung
gemäß einer
siebten Ausführungsform;
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18 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines zweiten
Prozessschritts zum Bilden eines heißverstemmten Niets der Leuchtvorrichtung
gemäß der siebten
Ausführungsform;
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19 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines dritten
Prozessschritts zum Bilden eines heißverstemmten Niets der Leuchtvorrichtung
gemäß der siebten
Ausführungsform;
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20 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines vierten
Prozessschritts zum Bilden eines heißverstemmten Niets der Leuchtvorrichtung
gemäß der siebten
Ausführungsform;
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21 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer Leuchtvorrichtung
gemäß einer
achten Ausführungsform
mit einem geschlitzten Zapfen in einer Ausgangsstellung;
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22 zeigt
als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze der Leuchtvorrichtung
gemäß der achten
Ausführungsform
mit dem geschlitzten Zapfen in einer Endstellung mit einem eingesetzten
Dorn.
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1 zeigt
in Aufsicht eine LED-Retrofitlampe 1 gemäß einer
ersten Ausführungsform.
Die LED-Retrofitlampe 1 dient hier zum Ersatz einer herkömmlichen
Glühbirne
mit Edisonsockel und weist daher eine äußere Kontur auf, welche die
Kontur der herkömmlichen
Glühbirne
zumindest in ihrer Grundform grob wiedergibt (siehe auch 3).
Die LED-Retrofitlampe 1 weist eine äußere Hülle 2 auf, in die
ein LED-Modul 3 eingesetzt ist. Das LED-Modul 3 weist
einen Aluminium-Kühlkörper 4 auf,
auf dessen hier gezeigter Oberseite bzw. Frontfläche 5 ein Al2O3-Träger 6 mit
einer achtkantigen Außenkontur befestigt
ist. Der Träger 6 ist
mit Lichtquellen in Form von Leuchtdioden 7 bestückt. Die
Leuchtdioden 7 leuchten in den oberen Halbraum, d. h. in
dieser Darstellung mit einer Hauptabstrahlrichtung aus der Bildebene
hinaus. Der Träger 6 weist
ein mittiges Loch auf, mit dem der Träger 6 eng über ein
hier als Kabelkanal 8 ausgebildetes Kabelzuführungselement
gesteckt werden kann. Der Kabelkanal 8 dient als Element
zur Durchführung
von elektrischen Leitungen (o. Abb.) von einem in dem Kühlkörper 4 befindlichen Treiber
(o. Abb.) zum Träger 6.
Der Träger 6 und
der Kabelkanal 8 sind somit koaxial bezüglich einer senkrecht aus der
Bildachse herausstehenden Längsachse
L der Leuchtvorrichtung 1 positioniert, wobei die Längsachse
L mittig durch den Kabelkanal 8 verläuft.
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2 zeigt
in Aufsicht den Träger 6 aus 1 in
einer detaillierteren Darstellung. Eine Frontfläche 6a des Trägers 6 ist
mit drei weißen
Leuchtdioden 7 bestückt,
welche in etwa winkelsymmetrisch um die Längsachse L angeordnet sind,
wobei die Längsachse
L mittig durch das Loch 9 des Trägers 6 verläuft. Die
Leuchtdioden 7 sind zu ihrer Stromversorgung mittels Kontaktflächen 10a mit
dem Träger 6 elektrisch
kontaktierbar. Zur Stromversorgung werden elektrische Leitungen
(o. Abb.) von dem Treiber durch den Kabelkanal zu Kabelanschlussflächen 10b geführt. Die
zur Stromführung
verwendeten elektrischen Leiterbahnen werden durch eine entsprechend
strukturierte (hier stark vereinfacht dargestellte) außenseitige
Kupferlage 11 gebildet. Sowohl die Kontaktflächen 10a als
auch die Kabelanschlussflächen 10b und
die Kupferlage 11 stellen potenzialführende Oberflächenbereiche
dar, welche gegen den Kühlkörper 4 über ausreichend
lange Isolationsstrecken zumindest mittels des Trägers 6 elektrisch
isoliert sind. Die Kupferlage 11 ist nicht vollständig umlaufend
ausgeführt,
sondern, sondern ist unter den LED unterbrochen und weist einen
sich radial bezüglich
der Längsachse
L erstreckenden Spalt 12 auf, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
-
3 zeigt
die LED-Retrofitlampe 1 gemäß der ersten Ausführungsform
als Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus 1.
Die LED-Retrofitlampe 1 überragt die Außenkontur
einer herkömmlichen
Glühlampe
nicht und kann mit ihrem Edisonsockel 13 als Ersatz für eine entsprechende
Glühlampe
verwendet werden. Im Kühlkörper 4 ist
eine zylinderförmige
Aussparung in Form einer Treiberkavität 14 vorhanden, welche
an ihrer seitlichen Mantelfläche 15 und
oberen Endfläche 16 mit
einer elektrisch isolierenden Auskleidung 17 (im Folgenden auch ”Gehäuse der
Treiberkavität”, GTK,
genannt) aus einem Kunststoff belegt ist. Eine untere Einführöffnung 18 ist
elektrisch gegen den Kühlkörper 4 isolierend
von einem Aufsatz 19 verschlossen, welcher auch den Edisonsockel 13 umfasst.
In der Treiberkavität 14 bzw.
der Auskleidung 17 ist eine Treiberplatine 20 aufgenommen,
welche alle oder zumindest einige der zum Betreiben der Leuchtdioden 7 benötigten Elemente
aufweist. Die Treiberplatine 20 ist dazu mit dem Edisonsockel 13 elektrisch
zur Stromversorgung verbunden und gibt die zum Betreiben der Leuchtdioden 7 benötigte Spannung
und/oder Strom über
elektrische Kabel 21 an die Leuchtdioden 7 weiter.
Dazu ist die Treiberplatine 20 über die elektrischen Kabel 21 mit
geeigneten Kabelanschlussflächen 10 verbunden.
Der auf der Treiberplatine 20 implementierte Treiber ist
hier ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber. Eine Trennung zwischen Primärseite und
Sekundärseite
findet vornehmlich zwischen dem Träger 6 und dem Kühlkörper 4 statt.
Der trafolose Nicht-SELV-Treiber kann zur Spannungswandlung eine
Spule oder eine Buck-Konfiguration/einen Stepdown-Konverter aufweisen.
-
Zur
Durchführung
der Kabel 21 durch die obere Endfläche 16 weist die obere
Endfläche 16 eine
Durchgangsöffnung 22 auf.
Zur elektrischen Isolierung der Treiberplatine 20 gegenüber dem
Kühlkörper 4 ist
die Auskleidung 17 so ausgestaltet, dass der Kabelkanal 8,
der die Treiberkavität 14 bzw.
das Innere der Auskleidung 17 mit der Frontfläche 5 des Kühlkörpers 4 verbindet,
integral in die Auskleidung 17 integriert ist. Die Frontfläche 5 ist
zu ihrem Schutz und zur Homogenisierung des von der Leuchtvorrichtung 1 ausgestrahlten
Lichts mit einem opaken bzw. lichtstreuenden Kolben 27 überdeckt.
Beispielsweise kann der Kolben 27 an den Kühlkörper 4 geklemmt werden.
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4 zeigt
in Schrägansicht
einen detaillierteren Ausschnitt aus der Schnittdarstellung der LED-Retrofitlampe 1 gemäß der ersten
Ausführungsform.
Der über
die Auflagefläche 24 nach
oben hochstehende Kabelkanal 8, welcher einen Teil der
Auskleidung 17 darstellt, ragt durch das zentrale Loch 9 des
Trägers 6 und
weist zumindest an einem Teil seiner hervorragenden Außenfläche 41 eine
Verzahnung 42 auf. Auf den Kabelkanal 8 ist außenseitig
ein Andrückelement 43 aufgesetzt,
welches an seiner Innenseite bzw. inneren Mantelfläche 44 eine
zu der Verzahnung 42 passende Verzahnung 45 (einschließlich ggf.
einer Raste) aufweist. Das Andrückelement 43 lässt den
Kabelkanal 8 offen. Genauer gesagt ist die Verzahnung 42 an
einem rastringartigen Innenbereich 46 des Andrückelements 43 vorhanden,
während
von dem rastringartigen Innenbereich 46 Stege 47 schräg nach unten
abgehen und auf dem Träger 6 aufliegen.
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In
einem beispielhaften Montageablauf wird zunächst die Auskleidung 17 in
die Treiberkavität 14 so
eingesetzt, dass der zugehörige
Kabelkanal 8 durch die Durchgangsöffnung 22 hindurchgesteckt wird
und dadurch aus der bzw. über
die Auflagefläche 24 nach
oben bzw. nach außen
hervorsteht. Als nächstes
wird die Übergangslage 28,
welche ein mittiges Loch aufweist, so auf die Auflagefläche 24 aufgelegt,
dass sie mit nur geringem Spiel bzw. Abstand zum Kabelkanal 8 angeordnet
ist.
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Der
Kabelkanal 8 dient somit als eine Zentrierhilfe zur Auflage
der Übergangslage 28.
Als nächstes
wird der Träger 6,
welcher bereits mit elektrischen Leiterbahnen versehen und mit Leuchtdioden 7 bestückt ist,
auf die Übergangslage 28 aufgelegt.
Hierbei wird das Loch 9 des Trägers 6 auf den Kabelkanal 8 aufgesteckt,
so dass der Kabelkanal 8 auch als eine Zentrierhilfe für den Träger 6 dient.
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Im
Folgenden wird das Andrückelement 43 mit
seinem rastringartigen Innenbereich 46 auf den Kabelkanal 8 aufgesteckt
und dann nach unten gedrückt.
Durch die Abwärtsbewegung
relativ zum Kabelkanal 8 verrastet das Andrückelement 43 an
dem Kabelkanal 8 und kann nicht mehr davon abgezogen werden.
Dadurch wird ein festes Lager für
die zur Andrückkraft
auf den Träger 6 komplementären Gegenkraft
bereitgestellt. Der Anpressdruck ergibt sich daher, dass das Andrückelement
sich durch das Herunterdrücken
elastisch verbiegt und gedehnt bzw. unter Spannung bleibt. Zur lateralen
Positionierung der Stege 47 kann in dem Träger 6 eine
Ringnut 48 zum Einsatz eines lateralen Endes der Stege 47 vorhanden
sein, ist aber nicht zwingend.
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Durch
den Grad der Verrastung, welcher auch den Abstand des rastringartigen
Innenbereichs 46 von dem Träger bestimmt, kann ein Anpressdruck des
Andrückelements 43 an
dem Träger
zumindest grob eingestellt werden.
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5 zeigt
Teile einer Leuchtvorrichtung 50 in einer zu 4 analogen
Darstellung, wobei das Andrückelement 51 nun
als ein ringförmiges
Andrückelement 51 mit
einer Querschnittsform eines umgedrehten ”U” vorliegt. Mit dem inneren
Schenkel 52 liegt das Andrückelement 51 auf dem
Träger 6 auf und
dient somit als Niederhalter. Der äußere Schenkel des ”U” weist
an seinem Umfang in regelmäßigen Abständen nach
unten gerichtete kurze Rasthaken 54 auf. Die Rasthaken
sind dazu vorgesehen, in eine Rastaufnahme in Form einer umlaufenden
Nut 55 eingebracht zu werden, wobei die Nut 55 in
einen Rand 56 des Kühlkörpers 4 eingebracht
ist. Der Rand 56 umgibt die Auflagefläche 24 des Kühlkörpers 4 umlaufend
an deren seitlichen Rand. Durch die Rasthaken 54 wird das
Andrückelement 51 nach
unten gezogen und drückt
so über
die inneren Schenkel 52 den Träger 6 auf die Auflagefläche 24,
und zwar über die Übergangslage 28.
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Für einen
Toleranzausgleich des Trägers 6 ist
die Oberseite der Nut 55, welche den Rasthaken 54 kontaktiert,
nicht horizontal ausgeführt,
sondern mit einem Neigungswinkel bzw. Füge- und Lösewinkel von ca. 10° so ausgestaltet,
dass der Neigungswinkel die Nut 55 zu ihrer Öffnung hin
aufweitet. Durch den Neigungswinkel wird es dem Andrückelement 51 ermöglicht,
in Abhängigkeit
von einer Aufsatzhöhe
auf dem Träger 6 seine
Höhe zumindest
in einem gewissen Bereich nachzuführen und so einen Anpressdruck
in einem vorbestimmten Bereich zu halten.
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Diese
Ausgestaltung weist den Vorteil einer weit verteilten und in Umfangsrichtung
gleichmäßig über den äußeren Rand 30 des
Trägers 6 verteilten Krafteinleitung
auf, wodurch ein Aufwerfen bzw. eine Verformung des Trägers 6 (Bananeneffekt),
was insbesondere bei einem dünnen
Träger 6 auftreten kann,
vermieden wird. Ferner ist ein solches Andrückelement 51 einfach
einzusetzen.
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6 zeigt
Teile einer Leuchtvorrichtung 60 mit einem ringförmigen Andrückelement 61 ähnlich dem
Andrückelement 51 aus 5,
wobei nun das Andrückelement 61 keine
im Querschnitt umgekehrt U-förmige
Querschnittsform aufweist. Vielmehr ist das Andrückelement 61 mit einem
im Querschnitt vollflächigen
Ringbereich 62 ausgestattet, welcher an dem äußeren Rand 30 des
Trägers 6 aufliegt
und welcher in Umfangsrichtung an seiner äußeren Mantelfläche mit
Rasthaken 63 ausgerüstet
ist, welche in einer entsprechenden Rastaufnahme 64 des
Kühlkörpers 4 aufgenommen
sind. Im Gegensatz zu der zweiten Ausführungsform ist die Rastaufnahme 64 nun
nicht im Rand 65 des Kühlkörpers vorhanden, sondern
als eine senkrecht nach unten führende,
angewinkelte Nut im Kühlkörper 4 ausgeführt. Gleichzeitig
sind die Rasthaken 63 verbreitert und verlängert.
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Diese
dritte Ausführungsform
weist gegenüber
der zweiten Ausführungsform
den Vorteil auf, dass das Andrückelement 61 auch
aus hochtemperaturstabilen Kunststoffen hergestellt werden kann, welche
typischerweise mechanisch zumindest bei dünnen Strukturen eher zu einem
Versagen neigen. Durch die Vollkörperausgestaltung
des eigentlichen ringartigen Bereichs 62 des Andrückelements 61 und die
größere Ausdehnung
der Rasthaken 63 wird das Volumen des Andrückkörpers 61 bei
immer noch kompaktem Aufbau der Leuchtvorrichtung 60 so
weit vergrößert, dass
ein Versagen des Materials des Andrückelements 61 vermieden
wird.
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7 zeigt
Teile einer Leuchtvorrichtung 70, bei welcher das Andrückelement 71 einen
ringförmigen
Innenbereich 72 aufweist, welcher analog zu der ersten
Ausführungsform
mit Rastmitteln ausgestattet sein kann, aber es nicht zu sein braucht.
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Das
Andrückelement 71 weist
Stege 73 auf, welche von dem ringartigen Innenbereich 72 schräg nach unten
abgehen. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform setzen die Stege 73 jedoch
nicht ausschließlich
auf dem Träger 6 auf,
sondern werden bis in eine Rastaufnahme 75 in Form einer
in einem Rand 74 des Kühlkörpers eingebrachten
Ringnut gehalten. Von den Stegen 73 gehen jeweils nach
unten gerichtete Vorsprünge 76 ab,
welche als Niederhalter dienen und von oben auf den Träger 6 zu
dessen Fixierung auf der Übergangslage 28 bzw.
der Auflagefläche 24 drücken. Das
Andrückelement 71 kann
bereits ohne eine Verrastung des Innenbereichs 72 am Kabelkanal 8 so
weit unter Spannung stehen, dass es den Träger 6 auf die Auflagefläche 24 drückt. Alternativ
ist der Innenbereich 72 ähnlich dem Innenbereich 46 der
ersten Ausführungsform
mit einem Verrastmechanismus gegenüber dem Kabelkanal 8 ausgerüstet, so
dass der Anpressdruck weiter erhöht werden
kann.
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8 zeigt
eine Montagevorrichtung 80 zum Einsatz des Andrückelements 71 gemäß der vierten Ausführungsform.
Die Montagevorrichtung 80 weist einen rohrzylinderförmigen Außenbereich 81 sowie ein
zentrales Rückhalteelement 82 auf.
Das Rückhalteelement 82 ist
dazu eingerichtet, in das Ringloch 83 des ringartigen Innenbereichs 72 des
Andrückelements 71 einzugreifen
und dieses dort zu halten.
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9 zeigt
eine Montage des Andrückelements 71 an
der Leuchtvorrichtung 70 mit zwei Stellungen, nämlich einer
oberen Ausgangsstellung und einer unteren Endstellung.
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In
der oberen Ausgangsstellung wird das Andrückelement 71 so in
der Montagevorrichtung 80 gehalten, dass der Außenbereich 81 relativ
gegenüber dem
Rückhalteelement
nach unten verschoben ist bzw. das Rückhalteelement 82 nach
oben in den Außenbereich 81 zurückgezogen
ist, wie durch die Pfeile angedeutet. Dadurch wird auch das Andrückelement 71 über das
Rückhalteelement 82 als
Zugelement und den Außenbereich 81 als
Auflage in Längsrichtung
L gestreckt, indem die Stege 73 gegenüber dem ringartigen Innenbereich 72 nach
unten gebogen werden. Folglich verringert sich die seitliche Ausdehnung
des Andrückelements 71.
Die Montagevorrichtung 80 ist so bemessen, dass sie in
den Rand 74 des Kühlkörpers 4 der
Leuchtvorrichtung 70 eingepasst werden kann. Ebenso ist
die Verformung des Andrückelements 71 so
bemessen, dass es in den Rand 74 eingeführt werden kann.
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In
einem nächsten
Schritt wird die Montagevorrichtung 80 so lange nach unten
bzw. in Richtung des Trägers 6 abgesenkt,
bis periphere Randbereiche 77 der Stege 73 vor
bzw. neben der Rastaufnahme 75 positioniert sind. Im Folgenden
wird das Andrückelement 71 durch
Herunterfahren des Rückhalteelements 82 entspannt,
so dass sich das Andrückelement 71 wieder
seitlich ausdehnt und dabei die peripheren Randbereiche 77 in
die Rastaufnahme 75 eintauchen. Danach wird das Rückhalteelement 82 von
dem ringartigen Innenbereich 72 gelöst, und die Montagevorrichtung 80 wird
von dem Andrückelement 71 abgehoben.
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Das
Andrückelement 71 steht
weiterhin unter Spannung, so dass es einen ausreichenden Anpressdruck
auf den Träger 6 ausübt. Der
ringförmige Innenbereich 72 ist
zur Zentrierung auf den Kabelkanal 8 aufgesetzt worden.
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Das
Andrückelement 71 kann
vollständig aus
Kunststoff hergestellt sein oder alternativ einen kunststoffummantelten
Metallkern aufweisen. Durch die Kunststoffoberfläche, welche typischerweise elektrisch
isolierend ist, wird sichergestellt, dass Kriech- und Luftstrecken
nicht verkürzt
werden.
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10 zeigt
eine Leuchtvorrichtung 100 in einer fünften Ausführungsform, welche zwei Andrückelemente 101 und 108 Aufweist,
nämlich
ein Dreh-Andrückelement 101 und
ein Rast-Andrückelement
in Form eines Schnapprings 108.
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Das
Dreh-Andrückelement 101 ist
als schraubenähnliches
Element mit einem sich seitlich erstreckenden Schraubenkopf 102 und
einem mit einem Außengewinde 103 versehenen
stiftförmigen Bereich 104 ausgerüstet. Das
Dreh-Andrückelement 101 kann ähnlich wie
eine Schraube durch das Loch 9 des Trägers 6 und ein entsprechendes
zentrales Loch in der Übergangslage 28 in
die Durchgangsöffnung 22 eingedreht
werden, genauer gesagt in einen in die Durchgangsöffnung 22 eingesetzten
Einsatz 105. Der Einsatz 105 ist ein Teil der
Auskleidung 17, bei welchem beispielsweise im Gegensatz
zu der ersten Ausführungsform
das von der Auflagefläche 24 hochstehende
Teil fehlt. Der Einsatz 105 ist mit einem Innengewinde 106 ausgerüstet, in
welches das Andrückelement 101 mit
seinem Gewinde einschraubbar ist. Als Angriffspunkte zur Verdrehung bzw.
Verschraubung des Andrückelements 101 weist dieses
an seiner Oberseite Einstecklöcher 107 auf. Der
Kabelkanal 8 wird mittels eines längs in dem Dreh-Andrückelement 101 eingebrachten
Längslochs 121 gebildet.
Das Dreh-Andrückelement 101 weist
somit einen Krafteinleitungsbereich an dem inneren Rand 29 des
Trägers
auf.
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Zusätzlich zu
dem Dreh-Andrückelement 101 weist
die Leuchtvorrichtung 100 den Schnappring 108 auf.
Der Schnappring 108 ist mit mehreren Rasthaken 109 in
eine in die Innenseite des umlaufenden Rands 120 des Kühlkörpers 4 eingebrachte umlaufende
Nut 110 eingeschnappt. Dadurch drückt der Schnappring 108 den
Träger 6 an
dessen äußeren Rand 30 als
einer Krafteinleitungsfläche
auf die Auflagefläche 24.
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Eine
solche Kombination aus Dreh-Andrückelement 101 und
Schnappring 108 weist den Vorteil auf, dass durch das Dreh-Andrückelement 101 ein definierter
Anpressdruck auf den Träger 6 aufgebracht
werden kann, während
durch den Schnappring eine besonderes preiswerte und gewichtsarme Krafteinleitung
auf den Träger 6 bereitgestellt
wird, wodurch sich insgesamt eine verhältnismäßig gleichmäßige Anpresskraft ergibt.
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11 zeigt
in Schrägansicht
eine Leuchtvorrichtung 100b gemäß einer sechsten Ausführungsform ähnlich zu
der fünften
Ausführungsform. 12 zeigt
vergrößert die
Leuchtvorrichtung 100b im Bereich des Schnapprings 108. 13 zeigt
die Leuchtvorrichtung 100b als Schnittdarstellung in Seitenansicht
im Bereich des Dreh- bzw. Schraub-Andrückelements 101.
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Bei
der Leuchtvorrichtung 100b ist im Vergleich zur Leuchtvorrichtung 100 der
fünften
Ausführungsform
der randseitige, ringförmige
Schnappring 108 oberseitig mit Rasthaken 111 zur
Befestigung einer lichtdurchlässigen
(opaken oder transparenten) Abdeckscheibe 112 ausgerüstet. Die
Abdeckscheibe 112 verläuft
knapp oberhalb der Leuchtdiode 7. Die Abdeckscheibe 112 ist
hier als einfache lichtdurchlässige
Platte gezeigt, kann jedoch auch anders ausgeführt sein, beispielsweise mit
einer anderen Grundform oder mit einer optischen Funktion.
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Alternativ
kann die Abdeckscheibe 112 auch mit Aussparungen für die Leuchtdiode 7 versehen sein
und tiefer als in 11 bis 13 gezeigt
angeordnet sein, so dass die Leuchtdioden 7 durch die Abdeckscheibe 112 hindurchragen,
wie im Folgenden genauer erläutert.
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14 zeigt
in Aufsicht die Leuchtdiode 7 einer der LED-Retrofitlampen. Die
Leuchtdiode weist ein Gehäuse 140 auf,
an dessen Oberseite 141 sich eine lichtemittierende Oberfläche befindet,
welche zur Strahlführung
von einer Linse 142 und alternativ oder zusätzlich von
einem anderen optischen Element bedeckt sein kann. Die Leuchtdiode 7 wird über ihre
Versorgungsanschlüsse 143 mit
Strom versorgt.
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15 zeigt
in Aufsicht ein Abdeckelement 150 zur Verwendung z. B.
mit der Leuchtvorrichtung 100b gemäß der sechsten Ausführungsform.
Das Abdeckelement 150 ist nun integral als ein Rast-Andrückelement
ausgestaltet und z. B. als ein Spritzgussteil hergestellt. Das Abdeckelement
weist drei Aussparungen 151 auf, welche oberhalb der Linsen 142 der
Leuchtdioden in das Abdeckelement 150 eingebracht sind.
Die Linsen 142 ragen zumindest teilweise durch die jeweilige
Aussparung 151, damit die Aussparung die Strahlführung und
die Lichtausbeute nicht beeinträchtigt.
An seinem seitlichen Rand 152 weist das Abdeckelement 150 nach
unten gerichtete Rasthaken 153 auf, welche z. B. in die
umlaufende Nut 110 eingreifen können. Zum Andrücken des
Trägers 6 weist
das Abdeckelement 150 ferner einen in Richtung des Trägers, also
im Allgemeinen nach unten gerichteten, kreisförmigen Vorsprung 154 auf, welcher
pressend auf dem Träger 6 aufsitzt
und somit als ein Niederhalter wirkt. Das Abdeckelement 150 braucht
in diesem Fall nicht lichtdurchlässig
zu sein, was den Vorteil bereitstellt, dass ein Einblick auf darunterliegende
Elemente verwehrt wird. Das Das Abdeckelement 150 ist vorzugsweise
als eine Kunststoffscheibe in einer Flammbarkeitsklasse UL94-V1 oder
besser ausgestaltet.
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16 zeigt
in Aufsicht ein weiteres Abdeckelement 160 zur Verwendung
z. B. mit der Leuchtvorrichtung 100b gemäß der siebten
Ausführungsform. Im
Gegensatz zu dem Abdeckelement 150 sind die Aussparungen 161 nun
so groß und
so geformt, dass die Leuchtdiode 7 im Wesentlichen vollständig ausgespart
ist. Dadurch kann beispielsweise auch das Gehäuse 140 durch die
Aussparung 161 ragen. Eine solche Ausgestaltung kann z.
B. eine Wärmeableitung
von der Leuchtdiode 7 verbessern.
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17 skizziert
eine weitere Möglichkeit
einer Ausgestaltung eines Andrückelements
zum Andrücken
zumindest des Trägers 6 auf
den Kühlkörper 4.
Dazu kann beispielsweise die Auskleidung 17, welche in
der Treiberkavität 14 angeordnet
ist, einen Zapfen 180 aufweisen, welcher durch den Kühlkörper 4,
den Träger 6 und
ggf. noch weitere Teile der Leuchtvorrichtung, z. B. einen Niederhalter 181,
bzw. Aussparungen davon hindurchfährt und mit einem freien Ende 182 nach
oben hervorsteht. Der Zapfen 180 bzw. dessen hervorstehendes
Ende 182 wird heißverstemmt,
wie im Folgenden näher
erläutert wird.
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Zunächst wird
in einem ersten Verfahrensschritt das freie Ende 182 des
Zapfens 180 mittels einer Wärmequelle 183 durch
Infrarotstrahlung 184 erwärmt.
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18 zeigt
eine vereinfachte Darstellung eines zweiten Verfahrensschritts,
bei welcher der Kühlkörpers 4,
der Träger 6 und
ggf. weitere Elemente wie der Niederhalter 181 zur einfacheren
Darstellung als eine einzige Lage gezeigt sind. Der Zapfen 180 ist
an seinem freien Ende 182 so weit erwärmt worden, dass er mit einem
nur geringen Druck verformbar ist. In anderen Worten hat die Wärmebehandlung
im ersten Verfahrensschritt dazu geführt, dass die Fließgrenze
des Materials des Zapfens 180 herabgesetzt worden ist.
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In
einem dritten, in 19 gezeigten Verfahrensschritt
wird ein gekühlter
Stempel 185 auf das freie Ende 182 gepresst, wobei
eine Pressform des Stempels 185 so ausgestaltet ist, dass
das freie Ende 182 sich seitlich über die entsprechende Aussparung zumindest
der obersten Lage erstreckend ausbreitet.
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Durch
den kühlen
Stempel 185 erhärtet
der Kunststoff wieder, so dass bei einem in 20 gezeigten
Abheben des Stempels 185 in einem vierten Verfahrensschritt
aus dem Zapfen 180 ein heißverstemmter Niet ausgebildet
worden ist, welcher die zwischen seinem Nietkopf 186 und
seiner Basis in Form der ursprünglich
Treiberkavität 14 vorhandenen Auskleidung 17 vorhandenen
Lagen 4, 6, 181 zusammendrückt. Durch
den Anpressdruck des Stempels 185 kann auch der Anpressdruck
des Trägers 6 auf der
Auflagefläche 24 des
Kühlkörpers 4 zumindest grob
eingestellt werden.
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21 zeigt
ein weiteres Andrückelement
in Form eines geschlitzten, hohlen Zapfens 220, welcher
wiederum durch entsprechende Aussparungen im Kühlkörper 4, im Träger 6 und
einer möglicherweise
vorhandenen weiteren Schicht 181 und über diese hinausragend geführt ist.
-
Zur
Montage des Zapfens 220 wird, wie in 22 gezeigt,
ein Stift oder Dorn 222 in den geschlitzten Zapfen 220 eingedrückt. Dadurch
weitet sich der Zapfen 220 so weit auf, dass er die ihn
umgebenden Lagen 4, 6, 181 permanent
unter Druck halten kann. Um ein Lösen des Dorns 222 in
dem Zapfen 220 zu verhindern, sind sowohl der Dorn 222 als
auch der Zapfen 220 mit einem Rastmittel bzw. einem Rastgegenmittel
ausgerüstet.
Beispielsweise kann der Dorn 222 eine sägezahnartige Verzahnung aufweisen,
während
die Innenseite des Zapfens 220 ebenfalls eine Verzahnung
aufweist, so dass sich bei Eindrücken
des Dorns 222 in den Zapfen 220 eine rastende,
unlösbare
Verbindung ergibt. Ein Anpressdruck kann beispielsweise dadurch
eingestellt werden, dass der Dorn nur bis zu einem vorbestimmten Druck
in den Zapfen 220 eingedrückt wird. Eine solche Ausgestaltung
ist sehr einfach zusammenzubauen.
-
Selbstverständlich ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
Allgemein
kann es auch bevorzugt sein, wenn die Länge der Kriechpfade oder Kriechstrecken mindestens
1 mm, besonders bevorzugt mindestens 5 mm beträgt.
-
Auch
kann das Material des Kühlköpers außer reinem
Aluminium auch eine Aluminiumlegierung oder ein anderes Metall oder
dessen Legierung oder auch einen gut wärmeleitenden Kunststoff aufweisen.
-
Ferner
kann der Kabelkanal auch außermittig
(lateral bezüglich
der Längsachse
versetzt) angeordnet sein. Das Kabelzuführungselement kann allgemein
als ein separates Bauteil ausgebildet sein oder beispielsweise in
die Auskleidung der Aussparung und/oder in den Kühlkörper integriert sein, z. B. einstückig.
-
Allgemein
können
das Andrückelement
und der Kabelkanal bzw. die Auskleidung vorteilhafterweise aus einem
Polymermaterial hergestellt sein. Eine Verwendung elektrisch nicht
leitender Materialien für
das bzw. die Befestigungselement(e) bewirkt, dass keine Reduzierung
von Luft- oder Kriechstrecken auftritt.
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Die Übergangslage
kann bevorzugt aus einem Wärmeübergangsmaterial
(TIM) oder auch aus Silikon usw. hergestellt sein.
-
Die
Auflagefläche
kann vorteilhafterweise einen Durchmesser zwischen 20 mm und 30
mm aufweisen, der Träger
vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 15 mm und 25 mm.
-
Eine
Dicke des Trägers
kann z. B. zwischen 0,16 mm und 1 mm betragen, eine Dicke der Übergangslage
vorzugsweise zwischen 0,15 mm und 0,3 mm.
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Die
Rastverbindungen und die Drehverbindungen (Schraubverbindungen,
Bajonettverbindung usw.) können
allgemein durch eine stoffschlüssige Verbindung
gegen ein Lösen
gesichert werden, z. B. durch eine Verwendung eines Schraubensicherungsklebers.
Alternativ oder zusätzlich
können
die Drehverbindungen selbsthemmend ausgeführt sein, z. B. durch geeignete
Oberflächenstrukturen
oder geometrische Strukturen.
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Die
Außenkontur
des Trägers
ist nicht beschränkt
und kann z. B. rund oder eckig sein.
-
Auch
kann die Leuchtvorrichtung allgemein optische Elemente wie Reflektoren,
Linsen (aus Glas oder Kunststoff) usw. aufweisen.
-
Zudem
ist die Lampe nicht auf eine bestimmte Sockelart beschränkt. So
können
außer
einem Edisonsockel (z. B. E14, E27) auch andere Sockel wie GU10
oder japanische oder amerikanische Normsockelverwendet werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- LED-Retrofitlampe
- 2
- Hülle
- 3
- LED-Modul
- 4
- Kühlkörper
- 5
- Frontfläche
- 6a
- Frontfläche
- 6
- Träger
- 7
- Leuchtdiode
- 8
- Kabelkanal
- 9
- Loch
des Trägers
- 10
- Kontaktfläche
- 11
- Kupferlage
- 12
- Spalt
- 13
- Edisonsockel
- 14
- Treiberkavität
- 15
- Mantelfläche
- 16
- obere
Endfläche
- 17
- Auskleidung
- 18
- Einführöffnung
- 19
- Aufsatz
- 20
- Treiberplatine
- 21
- Kabel
- 22
- Durchgangsöffnung
- 23
- radial
erweiterter Bereich
- 24
- Auflagefläche
- 25
- Vorsprung
- 26
- Stufe
- 27
- Kolben
- 28
- Übergangslage
- 29
- innerer
Rand des Trägers
- 30
- äußerer Rand
des Trägers
- 30
- äußerer Rand
des Trägers
- 41
- Außenfläche
- 42
- Verzahnung
- 43
- Andrückelement
- 44
- Innenseite
bzw. innere Mantelfläche
- 45
- Verzahnung
- 46
- rastringartiger
Innenbereich
- 47
- Steg
- 48
- Ringnut
- 50
- Leuchtvorrichtung
- 51
- Andrückelement
- 52
- innerer
Schenkel
- 53
- (fehlt
im Text, in Zeichnungen vorhanden)
- 54
- Rasthaken
- 55
- Nut
- 56
- Rand
- 60
- Leuchtvorrichtung
- 61
- Andrückelement
- 62
- Ringbereich
- 63
- Rasthaken
- 64
- Rastaufnahme
- 65
- Rand
- 70
- Leuchtvorrichtung
- 71
- Andrückelement
- 72
- Innenbereich
- 73
- Steg
- 74
- Rand
- 75
- Rastaufnahme
- 76
- Vorsprung
- 77
- Randbereich
- 80
- Montagevorrichtung
- 81
- Außenbereich
- 82
- Rückhalteelement
- 83
- Ringloch
- 100
- Leuchtvorrichtung
- 100b
- Leuchtvorrichtung
- 101
- Andrückelement
- 102
- Schraubenkopf
- 103
- Außengewinde
- 104
- stiftförmiger Bereich
- 105
- Einsatz
- 106
- Innengewinde
- 107
- Einsteckloch
- 108
- Schnappring
- 109
- Rasthaken
- 110
- umlaufende
Nut
- 111
- Rasthaken
- 112
- Abdeckscheibe
- 120
- Rand
- 121
- Längsloch
- 140
- Gehäuse
- 141
- Oberseite
- 142
- Linse
- 143
- Leuchtdiode
(144 Versorgungsanschluss)
- 150
- Abdeckelement
- 151
- Aussparung
- 152
- seitlicher
Rand
- 153
- Rasthaken
- 154
- Vorsprung
- 160
- Abdeckelement
- 161
- Abdeckelement
- 180
- Zapfen
- 181
- Niederhalter
- 182
- freies
Ende
- 183
- Wärmequelle
- 184
- Infrarotstrahlung
- 185
- Stempel
- 186
- Nietkopf
- 220
- Zapfen
- 221
- Zapfen
- 222
- Dorn
- L
- Längsachse
