DE102009050395A1 - LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel - Google Patents

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Abstract

LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel, wobei mehrere LED's (16) auf einer Trägerplatte (8) angeordnet sind und eine in ihrer Distanz zu dieser Trägerplatte (8) verstellbare Linsenplatte (4) dieser vorangestellt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Linsenplatte (4) als Linsenarray mit einer Anzahl von Fresnellinsen vorgesehen ist, wobei jeder LED eine gegenüberliegende Fresnellinse auf der Linsenplatte (4) zugeordnet ist,
– die Linsenplatte (4) in ihrer Distanz zur LED-Trägerplatte (8) mittels zumindest zweier seitlicher in etwa vertikaler Führungen (7) verstellbar geführt wird,
– wobei die Linsenplatte (4) in einem Haltering (1) angeordnet ist, der mit seiner Außenkontur in das Führungsgewinde eines Führungsrings (2) eingreift, der seinerseits drehbar geführt wird,
– wodurch bei Drehung des Führungsrings (2) der Haltering (1) mit Linsenplatte (4) durch die seitlichen Führungen (7) gegenüber der Drehbewegung des Führungsrings (2) gesichert auf die LED-Trägerplatte (8) je nach Drehrichtung zu oder von dieser weg bewegt...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Aufgrund längerer Standzeiten sowie deutlich reduziertem Energieverbrauch konzentrieren sich Entwicklungen im Bereich der Leuchtmittel darauf, herkömmliche Leuchtmittel durch LED-Austauschlampen zu ersetzen.
  • Es sind hierbei beispielsweise Austauschlampen für AR 111 Halogenlampen bekannt, die standardmäßig 6 Einzel-LED's aufweisen, vor denen auf einem Linsenarray angeordnete Einzellinsen angeordnet sind. Es werden diese Austauschlampen in der Regel mit einem definierten Abstrahlwinkel in unterschiedlichen Stufen (üblicherweise 10 Grad, 25 Grad, 30 Grad, 40 Grad) geliefert, der vom Kunden nicht verändert werden kann. Eine Anpassung des Abstrahlwinkels wäre aber durchaus sinnvoll und beim Kunden gewünscht.
  • Aus dem Stand der Technik sind bereits Lösungen bekannt, bei denen die Veränderung des Abstrahlwinkels eines mit LED's bestückten Stahlers über eine Veränderung des Abstandes zwischen der LED-Ebene und der Linsenebene verwirklicht wird.
  • Die Schrift WO 2004/034748 A1 offenbart eine modulare Lampe auf LED-Basis, bei der eine vorgesetzte Optik zur Fokussierung des Lichts verwendet wird. Diese Optik besteht aus in einer Ebene angeordneten Einzellinsen, die mit den einzelnen LED korrespondierend angeordnet sind und in einem Führungsrahmen angeordnet sind, der mit Klips in entsprechende Aufnahmen an der Lampe eingreift. Es handelt sich hierbei um eine gleitend verschiebbare Anordnung, um den Lichtstrahl modellieren (modulieren?) zu können.
  • Nachteilig bei dieser Lösung ist allerdings, dass die Optik lediglich auf die Lampe aufsteckbar ausgebildet ist, wodurch zum einen eine exakte Fokussierung schwierig ist, da eine linear wirkende Kraft in Richtung der Lichtachse zur Verschiebung der Optik aufgebracht und somit diese schwer genau einzustellen ist. Desweiteren kann es leicht zu einem unbeabsichtigten Verstellen der gewünschten Werte kommen, wenn ein Druck auf diese aufgesteckte Optik ausgeübt wird, bzw. wenn diese sich unbeabsichtigt von der Lampe entfernt. Es mangelt somit bei der Lösung zum einen an der genauen Justierbarkeit als auch an der Sicherung der eingestellten Fokussierung.
  • Eine weitere relevante Veröffentlichung ist die WO 2007/007271 A2 , in der ein Lampensystem offenbart ist, welches ebenfalls über eine Reihe von LED-Leuchtmitteln verfügt, dem ein Linsenarray zugeordnet ist. Dieses Linsenarray wird hierbei auf einer zur Einstellung der Distanz zwischen Leuchtmittelebene und Linsenebene verstellbaren, in der Lichtachse der Lampe liegenden Träger eingestellt, der zentral an der Unterseite des Linsenarray angreift und ebenfalls zentral durch das Leuchtmittelarray geführt ist. Die Veränderung des Abstandes zwischen dem Linsenarray und Leuchtmittelarray wird hierbei durch eine Rotation dieses Trägers und der darin angeordneten Linsenarrays erreicht.
  • Hierbei ist nachteilig, dass somit die einzelnen aus dem Linsenarray geführten Linsen nicht in einer linearen Bewegung auf die Leuchtmittel zugeführt werden, sondern selbst rotierend an die Leuchtmittel herangeführt werden. Es ist dies in der Anmeldung beabsichtigt, um durch die Veränderung der Linsen in ihrer Position zu den Leuchtmitteln Effekte erzielen zu können, die denen einer Discolampe ähneln.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund, eine LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel zu schaffen, wobei mehrere LEDs auf einer Trägerplatte angeordnet sind und eine in ihrer Distanz zu dieser Trägerplatte verstellbare Linsenplatte dieser vorangestellt ist, wobei eine einfache und dauerhafte Einstellung des Abstrahlwinkels konstruktiv ermöglicht wird. Weiterhin soll die Lampe trotz der Verwendung mehrerer LEDs eine homogene Lichtabstrahlung ermöglichen, bei der die einzelnen Lichtquellen nicht mehr erkennbar sind.
  • Weiterhin soll eine Taschenlampe geschaffen werden, die ebenfalls eine einfache und dauerhafte Einstellung des Abstrahlwinkels konstruktiv ermöglicht und gleichzeitig eine gute Wärmeableitung der LEDs realisiert
  • Gelöst wird die erste Aufgabe mit einer LED-Lampe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 8 haben hierbei vorteilhafte Ausgestaltungen der LED-Lampe zum Gegenstand.
  • Die Aufgabe einer Taschenlampe wird durch Anspruch 9 sowie die Unteransprüche 10 und 11 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße LED-Lampe weist hierbei eine Kombination von Merkmalen auf, deren Zusammenwirken eine Einstellbarkeit und eine Leuchtleistung bewirken, die der beispielsweise einer Orginal AR-111 Halogenlampe sehr nahe kommt.
  • Es wird hierfür in einer zweckmäßigen Ausführungsform eine Lampe mit 9 LED's vorgeschlagen, die auf einer LED-Trägerplatte in einer Ebene angeordnet sind. Diesen LED's zugeordnet ist in einer parallelen Ebene ein Linsenarray in Form von einem Fresnel-Linsenarray vorgesehen, da dieses eine gleichmäßige Lichtabstrahlung realisiert auch bei Verwendung einer Vielzahl einzelner LEDs auf einer Platine. Den einzelnen LEDs ist hierbei jeweils eine Fresnellinse des Arrays direkt zugeordnet unabhängig vom jeweils gewählten Abstrahlwinkel.
  • Hierfür ist das Fresnellinsenarray in seiner Distanz zur LED-Ebene verstellbar geführt. Erreicht wird dies über eine spezielle Mechanik, die aus einem die Linsenplatte tragenden Haltering besteht, der durch zumindest zwei vertikal in diesen eingreifende Führungsbolzen derart geführt wird, das lediglich eine vertikale Verschiebung dieses linsentragenden Halterings möglich ist.
  • Den Haltering umschließend ist nun ein Führungsring mit Innengewinde um diesen Haltering geschlossen angeordnet, wobei der Haltering mit seiner Aussenkontur in das steil ausgebildete Führungsgewinde des Führungsrings eingreift, und somit bei Drehung des Führungsrings in einem äusseren Fixierungsring der Haltering mit der Linse eine vertikale Verschiebung zur LED-Platine hin oder von dieser weg, je nach Drehrichtung des Führungsrings, vollzieht, wobei die den jeweiligen LEDs zugeordneten Fresnellinsen des Arrays ihre Position über den LEDs beibehalten, also das Linsenarray keine Drehbewegung vollzieht.
  • Vorteilhafterweise ist die Distanz zwischen dem Fresnel-Linsenarray und LED-Trägerplatte so gewählt, dass Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° stufenlos einstellbar sind. Dies sind Abstrahlwinkel, deren Anwendung häufig ist, so dass die erfindungsgemäße LED-Lampe in einer Bauform als Strahler verschiedene Bauformen von Halogenstrahlern ersetzen kann, die bislang nur mit einem festen Abstrahlwinkel angeboten werden.
  • Es ist hierbei zweckmäßig, dass definierte Stufen der Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° durch Markierungen am Führungsring angezeigt werden. So kann bei der durch Drehen des Führungsrings vorgenommenen Änderung des Abstrahlwinkels dieser durch Ablesen der Markierungen genau justiert und nachfolgend leicht kontrolliert werden. Ergänzend oder alternativ können definierte Stufen der Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° durch Rastpositionen des Führungsrings vorgegeben sein.
  • Der Führungsring greift hierbei bei der Drehung beispielsweise mit entsprechenden Vorsprüngen in Vertiefungen des Halterings ein, wobei die Vetiefungen jeweils eine definierte Stufe des Abstrahlwinkels anzeigen. Die Verstellbarkeit bleibt hierbei stufenlos, die Rastpositionen dienen hierbei lediglich der Orientierung sowie der Sicherung der einmal eingestellten Position.
  • Es sind hierbei bei den möglichen Strahlerbauformen unterschiedliche Ausbildungen des Kühlkörpers möglich.
  • Eine mögliche Bauform sieht einen in etwa halbschalenförmigen Kühlkörper vor, auf dem die LED-Platine aufsitzt. Es handelt sich um eine flache und ästhetische Bauform, die eine Verwendung der Strahler in bereits bekannter Form ermöglichen.
  • Eine andere Bauform weist einen länglichen in etwa zylindrischen Kühlkörper auf, bei dem die Kühlrippen in Längsrichtung des Strahlers übereinander angeordnet sind. Diese Bauform zeichnet sich durch besonders gute Kühlung der LED-Platine aus, die daher auch eine größere Anzahl und Dichte von LEDs aufweisen kann. Vorteilhafterweise erfolgt hierbei die Verbindung zu einer Spannungsquelle sowie möglichen elektronischen Bauteilen mittels einer den Kühlkörper in Längsrichtung durchdringenden Bohrung. Somit wird auch ein guter Schutz dieser Verkabelung verwirklicht.
  • Durch die stabförmige Ausbildung dieser Bauform ist diese insbesondere gut geeignet in mobilen Leuchten Verwendung zu finden, beispielsweise in einer Taschenlampe. Diese kann sich durch eine starke Lichtleistung bei guter Kühlung und guter Kapselbarkeit auszeichnen, da eine sehr kompakte Bauweise erreicht wird, die gut mit einem Lampengehäuse zur Aufnahme von Batterien verbunden werden kann.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
  • 1 zeigt hierbei eine Anwendungsform der Erfindung in Form eines LED-Spots, der den erfindungsgemäßen Aufbau aufweist. Es ist hierbei eine Darstellungsform gewählt, bei der die einzelnen baulichen Bestandteile übereinander in nicht montierter Form dargestellt sind. Im Folgenden werden die Bauteile von oben nach unten beschrieben.
  • Das obere Bauteil ist der Haltering 1, an dessen Aussenfläche zumindest ein umlaufender Vorsprung erkennbar ist, der in das Innengewinde des Führungsrings 2 eingreift. Der Führungsring 2 ist unter dem Haltering 1 dargestellt und lässt in perspektivischer Ansicht das recht steil ausgebildete Innengewinde erkennen. Dieser Führungsring 2 sitzt in einem Fixierungsring 3, in den der Führungsring 2 formschlüssig eingreift. Unter dem Fixierungsring 3 ist das Fresnel-Linsenarray 4 dargestellt, die in montierter Form an der Unterseite des Halterings 1 im Linsenring 5 befestigt ist, der unterhalb des Fersnellinsenarrays 4 dargestellt ist.
  • Der Linsenring 5 weist hierbei zwei sich gegenüberliegend angeordnete Bohrungen 6 auf, in welche zwei unterhalb des Linsenrings 5 dargestellte vertikale Führungsbolzen 7 eingreifen, um die lediglich vertikale Verschiebung des Linsenrings 5 mit aufgesetztem Haltering 1 zu sichern. Unterhalb dieser Führungsbolzen 7 ist die LED-Platine 8 dargestellt, auf der in der dargestellten Ausführungsform neun Einzel-LEDs 16 in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind.
  • Diese LED-Platine 8 ist wiederum auf einer LED-Platinenhalteplatte 10 aufgesetzt, die wiederum in einem Befestigungsring 11 gehalten wird. Schließlich werden diese zusammengefügten Bauteile in einen Kühlkörper 12 eingesetzt, um die bei der Lichabstrahlung frei werdende Wärmeenergie abzuführen.
  • In den 2 und 3 ist nun ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen LED-Spot dargestellt, wobei es sich hierbei um eine Bauform handelt, die aus den zuvor beschriebenen Bauelementen zusammengesetzt ist. Das oberste Bauteil ist hierbei der Haltering 1, der auf seiner Unterseite das Fresnel-Linsenarray 4 aufweist, die im Linsenring gehalten ist. Es ist deutlich in 2 erkennbar, dass der Haltering 1 mit dem Linsenkörper 4 an einem oberen Anschlag des Führungsrings 2 anliegt, und somit der größtmögliche Abstand zwischen der LED-Platine 8 und dem Fresnel-Linsenarray 4 eingenommen ist.
  • Unterhalb des Fresnel-Linsenarrays 4 ist das steil verlaufende Innengewinde des Führungsrings 2 erkennbar. Links und rechts des Halterings 1 sind zudem die vertikal angeordneten Führungsbolzen 7 zu erkennen, die ein Verdrehen der auf dem Fresnel-Linsenarray 4 angeordneten Einzellinsen gegenüber den darunter angeordneten Einzel-LED's 16 verhindert.
  • Der Führungsring 2 ist hierbei so angeordnet, dass dieser leicht mit den Fingern gedreht werden kann. Er ist hierbei in dem unterhalb angeordneten Fixierungsring 3 gehalten, der die Verbindung zwischen dem Kühlkörper 12 und dem Führungsring 2 herstellt. An der Unterseite des LED-Spots sind zudem die Anschlusskontakte 15 zur Stromquelle, Befestigungsnieten 14 sowie eine Abschlussplatte 13 dargestellt.
  • In 3 wiederum ist derselbe LED-Spot dargestellt, allerdings nun mit der Fresnellinse 4 in ihrer den LED's 16 nächsten Position. Durch Drehen des Führungsrings 2 wurde hierbei der Haltering 5 des Fresnel-Linsenarrays 4 vertikal nach unten auf die LED-Platine 8 hin zubewegt, durch nun eine Veränderung des Abstrahlwinkels bewirkt wurde. Ansonsten trifft für diese Zeichnung das zuvor gesagte im Bezug auf die Anordnung der baulichen Komponenten zueinander zu.
  • Die 4 zeigt eine andere Bauform, bei der ein zylindrisch aufgebauter Kühlkörper 12 mit übereinander angeordneten Kühlrippen verwendet wird mit den bereits beschriebenen Vorteilen. Innerhalb des Kühlkörpers verläuft vertikal eine durchgängige Bohrung, die dem Anschluß der LED-Platine 8 dient.
  • 5 zeigt eine erfindungsgemäße Taschenlampe, die als Leuchtmittel eine LED-Lampe nach der Erfindung aufweist, wobei zwischen dem Batteriefach der Taschenlampe und der LED-Trägerplatte 8 der Kühlkörper 12 freiliegend angeordnet ist. Auf diese weise ist sichergestellt, dass die im Betrieb entstehende Wärme leicht abgeführt werden und es nicht zu einer Überhitzung der Lampe kommen kann.
  • 5 verdeutlicht hierbei, daß auch diese Ausführungsform der Lampe als Taschenlampe mit einem stabförmigen Batteriefach die grundlegenden baulichen Komponenten aufweist, die die Verstellung des Abstrahlwinkels ermöglichen, nämlich den Haltering 1, an dem das Linsenarray 4 befestigt ist und der durch den äußeren Führungsring 2 in seiner Distanz zur LED-Trägerplatte 8 variabel ist. Die Anzahl der LEDs 16 auf der Trägerplatte 8 ist hierbei variabel je nach Anwendungsbereich und Baugröße der Taschenlampe.
  • Die 6 und 7 zeigen eine andere Bauform, wobei auch hier die eigentliche Lampe den beschriebenen Aufbau aufweist. Auch hier kann bei dieser Bauform das Linsenarray 4 der Fresnellinsen ohne eine Verdrehung gegenüber den LEDs 16 verstellt werden. Dies geht insbesondere aus 6 hervor, in der die Bauteile übereinander dargestellt sind.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2004/034748 A1 [0005]
    • WO 2007/007271 A2 [0007]

Claims (11)

  1. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel, wobei mehrere LED's (16) auf einer Trägerplatte (8) angeordnet sind und eine in ihrer Distanz zu dieser Trägerplatte (8) verstellbare Linsenplatte (4) dieser vorangestellt ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Linsenplatte (4) als Linsenarray mit einer Anzahl von Fresnellinsen vorgesehen ist, wobei jeder LED eine gegenüberliegende Fresnellinse auf der Linsenplatte (4) zugeordnet ist, – die Linsenplatte (4) in ihrer Distanz zur LED-Trägerplatte (8) mittels zumindest zweier seitlicher in etwa vertikaler Führungen (7) verstellbar geführt wird, – wobei die Linsenplatte (4) in einem Haltering (1) angeordnet ist, der mit seiner Außenkontur in das Führungsgewinde eines Führungsrings (2) eingreift, der seinerseits drehbar geführt wird, – wodurch bei Drehung des Führungsrings (2) der Haltering (1) mit Linsenplatte (4) durch die seitlichen Führungen (7) gegenüber der Drehbewegung des Führungsrings (2) gesichert auf die LED-Trägerplatte (8) je nach Drehrichtung zu oder von dieser weg bewegt wird.
  2. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerplatte (8) neun LEDs (16) angeordnet sind, denen gegenüber eine Linsenplatte (4) mit neun Fresnellinsen angeordnet ist, die direkt über den LEDs (16) liegen.
  3. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Distanz zwischen Linsenplatte (4) und LED-Trägerplatte (8) so gewählt ist, dass Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° stufenlos einstellbar sind.
  4. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass definierte Stufen der Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° durch Markierungen am Führungsring (2) angezeigt werden.
  5. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass definierte Stufen der Abstrahlwinkel zwischen etwa 10° und 60° durch Rastpositionen des Führungsrings (2) vorgegeben sind.
  6. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Trägerplatte (8) auf einer Halteplatte (10) angeordnet ist, die in einen Befestigungsring (11) eingesetzt ist, mit dem die Halteplatte (10) an einem Kühlkörper (12) befestigt ist.
  7. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (12) halbschalenförmig ausgebildet ist.
  8. LED-Lampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (12) in etwa zylindrisch ausgebildet ist mit übereinander parallel zueinander angeordneten Kühlrippen, wobei im Kühlkörper (12) eine durchgängige Bohrung als Kanal zur Verbindung der Lampen-Einheit mit einer Spannungsquelle angeordnet ist.
  9. Taschenlampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschenlampe als Leuchtmittel eine LED-Lampe nach eifern der vorangegangenen Ansprüche aufweist, wobei zwischen dem Batteriefach der Taschenlampe und der LED-Trägerplatte (8) der Kühlkörper (12) freiliegend angeordnet ist.
  10. Taschenlampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der LED-Trägerplatte (8) 3 bis 5 LEDs (16) angeordnet sind und dementsprechend das Linsenarray (4) 3 bis 5 Fresnellinsen aufweist.
  11. Taschenlampe mit stufenlos einstellbarem Abstrahlwinkel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (12) eine durchgängige Bohrung als Kanal zur Verbindung der Lampen-Einheit mit der Spannungsquelle aufweist.
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