DE102012012853A1 - Lampe mit einem zentralen Gewinde und seitlich zur Längsachse des Gewindes strahlendem Licht, dessen Richtung um diese Achse verstellbar ist. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Beleuchtungskörper, der vorrangig nur in eine bestimmte Richtung leuchtet und der eine Fassung mit einem Fassungsgewinde trägt, in welches eine elektrische Lampe mit einem Lampengewinde lösbar einschraubbar ist, wobei die Lampe mit ihrer höchsten Lichtstärke in eine Vorzugsrichtung strahlt und die Lampe mechanisch nur von der Fassung gehalten wird und durch das Einschrauben eine erste elektrische Verbindung zwischen dem Lampengewinde und dem Fassungsgewinde gebildet wird und eine zweite elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstück in der Mitte der in die Fassung hinein ragenden Stirnseite der Lampe und einem Mittenkontakt innerhalb des Fassungsgewindes hergestellt wird, wobei das Kontaktstück mit einer Schubeinrichtung in einem Montagezustand in Richtung der Mittelachse des Lampengewindes bewegbar ist und in allen anderen Zuständen in seiner Position stabilisierbar ist.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Beleuchtungskörper, der vorrangig nur in eine bestimmte Richtung leuchtet und der eine Fassung mit einem Fassungsgewinde trägt, in welches eine elektrische Lampe mit einem Lampengewinde lösbar einschraubbar ist, wobei die Lampe mit ihrer höchsten Lichtstärke in eine Vorzugsrichtung strahlt und die Lampe mechanisch nur von der Fassung gehalten wird und durch das Einschrauben eine erste elektrische Verbindung zwischen dem Lampengewinde und dem Fassungsgewinde gebildet wird und eine zweite elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstück in der Mitte der in die Fassung hinein ragenden Stirnseite der Lampe und einem Mittenkontakt innerhalb des Fassungsgewindes hergestellt wird.
• Zur Erzeugung von Licht mit Hilfe von elektrischem Strom wurden im 19. Jhdt. so genannte „Glühlampen” erprobt und in großen Stückzahlen verbreitet. Viele der damals eingeführten, mechanischen Standards sind noch heute gültig und deshalb auch für andere elektrische Leuchtmittel üblich. Auch auf aktuellem Stand der Technik werden Lampen sehr zahlreich in eine einzige Fassung eingeschraubt und dadurch mechanisch befestigt und zugleich elektrisch kontaktiert. In Bezug auf die Längsrichtung dieser Fassung – entlang der sie eingeschraubt und auch wieder gelöst werden – sind die üblichen Formen der Lampen rotationssymmetrisch, was im Folgenden mit einigen typischen Schutzrechten erläutert wird.
• Die Patente US 213,643 von M. G. Farmer, 1878 und US 223,898 von Th. A. Edison, 1879 und andere beschreiben einen rotationssymmetrischen Hohlkörper aus Glas, der birnenförmig ist und deshalb umgangssprachlich auch als „Glühbirne” bezeichnet wird. In den gasbefüllten oder evakuierten Innenraum des Hohlkörpers ragen zwei elektrische Kontakte hinein, die einen Glühkörper tragen, der z. B. gemäß den beiden o. g. Patenten aus Kohlenstoff besteht und aufglüht und dadurch Licht abstrahlt, wenn er von elektrischem Strom durchflossen wird.
• Die Glühkörper aus Kohlenstoff wurden wegen ihrer Lebensdauer von nur wenigen hundert Stunden und einer relativ geringen Ausbeute an Licht gegen Ende des 19. Jhdts. durch Metalle wie z. B. Tantal und Wolfram ersetzt. Aber auch mit solchen Glühkörpern erreichen Glühlampen aus der aktuellen Massenherstellung nur eine Lebensdauer im Bereich von rund tausend bis zweitausend Stunden.
• Da diese relativ sehr geringe Lebensdauer einen häufigen Wechsel durch den Nutzer selbst erfordert, hat sich weltweit schon im 19. Jhdt. als Befestigung das sog. Edison-Gewinde durchgesetzt:
  Im Patent US 251,554 beschreibt Thomas A. Edison 1881 am schlanken Ende des birnenförmigen Glaskörpers ein Außengewinde, das in ein komplementäres Innengewinde der Lampenfassung hinein gedreht werden kann. Dieses Gewinde fixiert den Glaskörper mechanisch und stellt gleichzeitig eine erste elektrische Verbindung her.
• In US 389,280 erläutert Siegmund Bergmann 1888 eine Lampenfassung mit ebenfalls einem einzigen Gewinde als mechanische Aufnahme des Glaskörpers und als erstem elektrischen Kontakt. Abweichend von US 251,554 , Edison, wird der zweite elektrische Kontakt zur Glühlampe über eine Kontaktfeder auf der Mittelachse des Gewindes hergestellt, die auf einem Kontaktstück am schlanken Ende der birnenförmigen Glühlampe aufliegt.
• Dieses Prinzip vermarkteten Edison und sein Partner Bergmann so erfolgreich, dass das „Edison-Gewinde” nach wie vor der am weitesten verbreitete Standard zur Montage von Lampen in Beleuchtungskörpern ist. Es existieren viele Tausende von Beleuchtungskörpern mit derartigen Fassungen. Weil diese Fassungen sehr kostengünstig herzustellen sind, werden auch in Zukunft viele Beleuchtungskörper damit ausgerüstet werden.
• Außerhalb der Lampenfassung wurde ebenfalls schon im 19. Jhdt. für den Glashohlkörper die Form einer Birne zum Standard und ist es bis heute geblieben, weil sie thermische und lichttechnische Vorteile hat: Sehr viele aktuell übliche Beleuchtungskörper sind darauf abgestimmt, dass Licht aus den Glühbirnen in alle Richtungen abstrahlt. Ein Beispiel sind die sog. Pendelleuchten, die von der Decke herab hängen und die Lichtquelle dadurch in der Mitte des Raumes positionieren.
• Nachteilig daran ist, dass Gegenstände und Personen innerhalb des Raumes einen scharfen Schlagschatten werfen, sodass an vielen Stellen des Raumes die Ausleuchtung für Personen unergonomisch ist. Deshalb sind mehrere Beleuchtungskörper in einem Raum vorzuziehen, die z. B. unter der Decke oder an den Wänden angeordnet werden können.
• Um diese Beleuchtungskörper möglichst flach gestalten zu können, ist es üblich und sinnvoll, die länglichen Glühbirnen und damit auch deren Fassung innerhalb des Beleuchtungskörpers parallel zur Wand oder zur Decke auszurichten. Dafür wird jedoch keine rundum abstrahlende Lichtquelle benötigt, sondern nur eine seitlich ausstrahlende, die maximal nur eine Hälfte des Raumes ausleuchtet.
• Für eine solche Anwendung beschreibt Miller im Patent US 3,281,620 eine Glühbirne, die auf einer Hälfte ihres Hohlkörpers bis zu einer in Längsrichtung verlaufenden Grenzlinie mit reflektierendem Material beschichtet ist, wodurch sich ein seitlicher Reflektor ausbildet. Dadurch strahlt eine solche Glühbirne ihr Licht nur in einer Vorzugsrichtung aus, nämlich seitlich. Eine wesentliche Einschränkung einer solchen Glühbirne ist, dass sie wegen Ihrer seitlichen Lichtabstrahlung nicht mehr rotationssymmetrisch ist und deshalb nicht mehr soweit in die Fassung hineingedreht werden kann, bis das Kontaktstück in der freien Stirnseite des Glühlampengewindes an den Mittenkontakt in der Mitte des Fassungsgewindes anschlägt und dadurch auch mechanisch fixiert ist.
• Stattdessen muss die seitlich abstrahlende Glühbirne von Ihrem Anschlag in der Fassung wieder, soweit zurück gedreht werden, bis das Licht in die gewünschte Richtung strahlt. Im ungünstigsten Fall also um fast eine ganze Umdrehung. Dadurch bildet sich ein Abstand zwischen dem Kontaktstück der Glühlampe und dem Mittenkontakt der Fassung. Zur Überbrückung dieses Abstandes schlägt Miller in der US 3,281,620 einen federnden Metallstreifen vor, der am Kontaktstück befestigt ist und auf den Mittenkontakt der Fassung drückt und dadurch einen elektrischen Kontakt zwischen Glühlampe und Fassung herstellt.
• Nachteilig daran ist, dass diese Kontaktfeder über die elektrische Kontaktierung hinaus nicht in allen Betriebszuständen für eine ausreichende, mechanische Fixierung sorgen kann. Deshalb befestigt Miller zusätzlich zu der Feder an der fassungsseitigen Stirnseite noch eine Scheibe oder einen Stern, dessen Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des Gewindes ist. Beim Einschrauben in die Fassung schleift der Rand der Scheibe oder des Sterns im Fassungsgewinde und wird dadurch verformt. Dabei verkeilt sich der verformte Rand im Gewinde und soll so für einen festen Sitz sorgen. Zu den Nachteilen dieser Konstruktion zählt, dass ein erhöhtes Drehmoment zum Einschrauben der Lampe erforderlich ist. Dabei kann im Extremfall sogar das Lampengewinde beschädigt werden. Bei einem zweiten Einschrauben in eine andere Fassung kann die Scheibe bereits so verformt sein, dass sie nicht mehr ausreichend fest in der Fassung sitzt.
• Ebenso nachteilig ist es, die Feder selbst so steif zu dimensionieren, dass sie in einer durch die Richtung des Lichtstrahles vorgegebenen Winkelstellung der Glühlampe in einer Fassung, in der noch fast eine Umdrehung bis zum mechanischen Anschlag zurück zu legen wäre – in der also der Abstand zwischen Kontaktstück und Mittenkontakt noch fast so groß wie die Steigung des Lampengewindes ist – bereits einen ausreichend großen Druck auf den Mittenkontakt ausübt. Zwar würde dann die Lampe ausreichend mechanisch festgehalten und wäre gegen eine unbeabsichtigte Lockerung gesichert, wie sie durch äußere Erschütterungen die thermische Ausdehnung beim Einschalten und Erhitzen der Lampe sowie durch die Kontraktion beim Ausschalten und anschließendem Abkühlen bewirkt wird.
• Wenn jedoch – mit gleich steifer Feder, aber in einer anderen Fassung – die lichttechnisch erforderliche Winkelstellung der Glühlampe erst ganz kurz vor dem mechanischen Anschlag oder direkt am Anschlag erreicht wird, muss diese sehr steife Feder weiter komprimiert werden. Unerwünschter Weise steigt dadurch nicht nur die orthogonal auf den Mittenkontakt ausgeübte Kraft entsprechend an, sondern durch die Reibung der steifen Kontaktfeder auf dem Mittenkontakt wird zusätzlich auch ein hohes Drehmoment auf den Mittenkontakt ausgeübt.
• Die Konstruktion und die Auslegung des Mittenkontaktes in der Fassung sind in der Regel darauf nicht ausgelegt. Weil bei einer beliebigen Fassung in einem beliebigen Beleuchtungskörper nur die genormten „Edison-Abmessungen” des Gewindeganges zu erwarten sind, aber die übrigen Details nicht beeinflusst werden können, ist die Bauweise des Mittenkontaktes hinzunehmen.
• Wenn der Mittelkontakt der Fassung z. B. ähnlich der US 3,281,620 ein flacher und sehr dünner Metallstreifen ist, könnte er durch ein allzu hohes Drehmoment so weit verformt werden, dass er auf dem Boden der Fassung aufliegt und dort dem Kontaktstück der Lampe nicht mehr weiter ausweichen kann, sondern durch dessen mittlerweile sehr hohe, senkrecht wirkende Kraft zusammen mit dem ebenfalls recht hohen Drehmoment verformt wird oder im Extremfall sogar abreißt. Eine sehr steife Kontaktfeder mit ihrer hohen vertikalen Kraft und ihrem großen Drehmoment kann also die für den Mittenkontakt zulässigen Grenzwerte überschreiten und dadurch den Mittenkontakt und/oder die Fassung dauerhaft beschädigen.
• Eine steife Kontaktfeder kann sich auf der Oberfläche des Mittelkontaktes so stark reiben, dass sie dessen Beschichtung abträgt und darunter ein elektrisch schlechter leitendes oder korrosionsempfindliches Material freilegt.
• Ein weiteres Problem auf aktuellem Stand der Technik ist, dass zur Begrenzung des Energieverbrauchs zahlreiche Staaten der Welt anfangs des 21. Jhdt. die Produktion von Glühlampen untersagt haben und Lichtquellen mit höherem Wirkungsgrad vorschreiben. Als Alternativen mit erheblich besserem Wirkungsgrad sind vor allem Kompaktleuchtstofflampen und LEDs bekannt.
• Zum Ersatz von Glühbirnen in gleicher Bauform und in gleichem Bauvolumen wie bisher üblich müssen die Glasröhren von Leuchtstofflampen sehr eng gewendelt werden. Bei einer derart komplexen Bauform werden oftmals durch Undichtigkeiten an den Enden der Röhre und durch Bruch Quecksilber und andere Schadstoffe emittiert, die auf Dauer für den Menschen sehr ungesund werden können, weshalb dieses Prinzip auf aktuellem Stand der Technik in Verruf geraten ist. Im Gegensatz dazu geben LEDs im Betrieb keine Schadstoffe ab. Wenn eine Glühbirne durch eine LED-Lichtquelle gleicher Bauform und gleicher Größe ersetzt werden soll, so schlägt z. B. die EP 2 339 223 oder die US 2005/0174769 vor, einen etwa birnenförmig geformten Träger zur Befestigung und zum elektrischem Anschluss mit einem üblichen Edison-Gewinde zu versehen und diesen Träger mit zahlreichen kleinen LEDs zu besetzen.
• Bei LED-Lampen kann jedoch ein rundum abgestrahlter Lichtstrom ab etwa 750 Lumen derzeit in der Praxis nicht in der für Glühlampen mit gleichem Lichtstrom üblichen und genormten Birnenform untergebracht werden, weil die für den Dauerbetrieb nötige Kühlung dafür zu groß ist. Nachteiliger Weise sind deshalb auf aktuellem Stand der Technik die Bauvolumina von LED-Lampen mit einem rundum abgestrahlten Lichtstrom von mehr als etwa 750 Lumen soviel größer als bei üblichen Glühbirnen, dass sie nicht in den bisher standardisierten Abmessungen gefertigt werden können und aus diesem Grund nicht in alle vorhandenen Beleuchtungskörper eingeschraubt werden können.
• Für Anwendungen, bei denen nicht der gesamte, umgebende Raum ausgeleuchtet werden soll, sondern nur eine bestimmte Fläche, ist es deshalb bekannt, die Lichtstrahlen auf diese Fläche zu bündeln. Das Gebrauchsmuster DE 20 2008 006 326 U1 erläutert einen Strahler mit einer LED und einem Reflektor, dessen Gehäuse direkt in eine normierte Fassung einsteckbar ist.
• Nachteilig ist, dass lediglich eine Fläche in der Mittelachse der Fassung beleuchtet werden kann. Eine Vorrichtung zum Verschwenken des Lichtkegels auf Flächen außerhalb der Mittelachse fehlt. Dadurch ist der vorbehaltlose Austausch einer Glühbirne gegen einen derartigen Strahler nicht möglich.
• Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Lampe mit einer festen Vorzugsrichtung ihrer Lichtabstrahlung zu entwickeln, die in einem Beleuchtungskörper in eine zentrale Fassung mit standardisiertem Edison-Gewinde soweit eingeschraubt werden kann, dass das Licht in eine wählbare Richtung strahlt, wobei die Lampe innerhalb von bis zu einer Umdrehung vor Erreichen des mechanischen Anschlages bereits dauerhaft mechanisch fixiert und zugleich sicher elektrisch kontaktiert werden kann und wobei die Fassung innerhalb des Beleuchtungskörpers eine beliebige Winkelorientierung in Bezug auf die Längsachse hat und wobei innerhalb dieser letzten Umdrehung vor dem mechanischen Anschlag keine prinzipiell viel höheren Kräfte auf die Fassung und deren Mittelkontakt ausgeübt werden als zu Beginn der letzten Umdrehung und wobei das Einschrauben der Lampe in die Fassung nur ein möglichst geringes Drehmoment erfordern soll.
• Als Lösung lehrt die Erfindung, dass das Kontaktstück mit einer Schubeinrichtung in einem Montagezustand in Richtung der Mittelachse des Lampengewindes bewegbar ist und in allen anderen Zuständen in seiner Position stabilisierbar ist.
• Es ist eine wesentliche Idee der Erfindung, das Einschrauben einer seitlich abstrahlenden Lampe in das Ausrichten und in das mechanische Fixieren aufzuteilen. Der Ablauf des Einschraubens einer erfindungsgemäßen Lampe teilt sich deshalb stets zumindest in die folgenden drei Schritte auf: In einem ersten Schritt wird die Lampe soweit in die Edison-Fassung hineingeschraubt, bis das Kontaktstück in der Mitte ihrer Stirnseite fest auf dem Mittenkontakt der Fassung aufliegt. Dann muss die Lampe in einem zweiten Schritt wieder soweit zurück geschraubt werden, bis ihr Lichtstrahl in die gewünschte Richtung weist. Dadurch hebt sich jedoch das Kontaktstück der Lampe wieder vom Mittenkontakt der Fassung ab.
• In einem dritten Schritt kommt die Zusatzausrüstung der erfindungsgemäßen Lampen mit einer Schubeinrichtung zum Verschieben des Kontaktstückes in Richtung der Achse des Lampengewindes zum Einsatz. Für diese Schubeinrichtung präsentiert die Erfindung sehr zahlreiche Ausführungsformen, für die wiederum viele Untervarianten genannt werden. Bei allen Varianten wird das Kontaktstück soweit aus der Lampe heraus bewegt, dass es in derjenigen Winkelposition der Lampe, in der ihr Licht in die gewünschte Richtung strahlt, mit einer Mindestkraft auf den Mittenkontakt der Fassung gedrückt wird.
• Ein Teil dieses dritten Schrittes ist der die Erfindung kennzeichnende Montagezustand. Er dient dazu, das Kontaktstück auf der Mittelachse so zu verschieben, dass nach dem Einschrauben drei Forderungen erfüllt werden: Der Lichtkegel der Lampe strahlt in Vorzugsrichtung und zugleich ist die Lampe auch mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert.
• Bei einigen Ausführungsformen werden die abschließende mechanische Fixierung und die elektrische Kontaktierung in einem weiteren, vierten Schritt hergestellt.
• Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist also, dass eine bewährte Edison-Fassung zusammen mit einer erfindungsgemäßen Lampe auch als Verschwenkachse beim Ausrichten der Vorzugsrichtung des Lichtstrahles dient. Das Verschwenken ist dann die dritte Funktion der Fassung zusätzlich zu den schon seit einem Jahrhundert bewährten Funktionen der mechanischen Befestigung und der elektrischen Kontaktierung.
• Dabei ist der Begriff „Lampe” – abgeleitet vom griechischen

  

  lampás oder „Fackel” – definiert als ein Leuchtmittel, also der Teil einer Leuchte oder eines Beleuchtungskörpers, in dem durch Umwandlung von Energie Licht erzeugt wird. Hier ist nur die Umwandlung von elektrischer Energie in Licht von Interesse, sodass nur elektrische Lampen beschrieben werden.
• Der Begriff „Lampe” kann auch in zusammengesetzten Wörtern präzisiert werden. Bei elektrischen Lampen wie Glühlampen, Gasentladungslampen oder Leuchtstofflampen wird der Entstehungsprozess des Lichtes beschrieben. Elektrische Lampen, die im Austausch für Glühlampen verwendet werden können, da sie in vorhandene Fassungen passen und in ähnlichen Leuchtstärken angeboten werden, werden mitunter auch als „Austauschlampe” oder „Retrofit” bezeichnet – wie z. B. als „LED-Austauschlampe” oder „LED-Retrofit”. Nach dem erstrebten Ziel des Austauschs ist auch die Bezeichnung „Energiesparlampe” üblich.
• Umgangssprachlich wird der Begriff „Lampe” oft auch für die Bezeichnung eines gesamten „Beleuchtungskörpers”, „Lichtgerätes” oder „Leuchte” benutzt. In dieser Anmeldung wird mit „Lampe” jedoch nur das in den Beleuchtungskörper eingesetzte Leuchtmittel, – oder die Lichtquelle – einschließlich dessen oder deren mechanischer Befestigung und elektrischer Kontaktierung bezeichnet.
• Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf LEDs beschränkt, sondern erstreckt sich auf alle bekannten und noch bekannt werdenden elektrischen Leuchtmittel nach dem Prinzip des Glühkörpers, der Gasentladung, der Elektrolumineszens, auch Destriau-Effekt genannt oder nach einem anderen Prinzip.
• Die Lösung der Aufgabenstellung der Erfindung basiert auf der Erfahrung, dass viele Millionen von Glühlampen auch bei mechanischen Erschütterungen und auch bei der Erhitzung der Fassung durch die beträchtliche Abwärme der Glühlampen trotzdem dauerhaft und sicher mechanisch fixiert werden konnten, indem sie mit einem intuitiv leicht erfassbaren Mindestdrehmoment bis zum mechanischen Anschlag in die Fassung hineingedreht worden sind. Diese überaus bewährte Methode der mechanischen Sicherung nutzt auch die Erfindung: Auch sie bringt die Lampe in Bezug auf die Fassung in denjenigen Drehwinkel, in dem sie mechanisch fixiert ist. Dabei nutzt auch eine erfinderische Lampe das bekannte Kontaktstück in der Mitte der Stirnseite des Lampengewindes in seiner bekannten und bewährten Doppelfunktion, nämlich zum einen als mechanischen Anschlag, der die Lampe in der Fassung mechanisch fixiert, und zum zweiten als elektrischen Kontakt, über den der elektrische Strom zur Versorgung der Lampe fließt.
• Aber zusätzlich kann eine erfindungsgemäße Lampe auch in einen bestimmten Drehwinkel ausgerichtet und fixiert werden. Das ist mit den bisher bekannten, gleichmäßig rundum abstrahlenden Lampen mit Edison-Gewinde unnötig und folglich auch nicht vorgesehen. Für diese Lampen ist die Winkelorientierung der Fassung gegenüber dem Beleuchtungskörper ohne jede Auswirkung, denn die Lichtstrahlen sind ja rotationssymmetrisch in Bezug auf die Längsachse. Wenn also eine Lampe erst dann einen festen Sitz erreicht, wenn sie z. B. noch um 127 Grad weiter gedreht werden muss, so ändert das an der Lichtausstrahlung einer konventionellen Glühlampe gar nichts. Aus diesem Grund gibt es in den Normen für Edison-Gewinde auch keine Festlegung für die Winkelausrichtung des Endpunktes vom Gewindeausgang in Bezug auf die Befestigung der Fassung.
• Es ist ein ganz wichtiger Vorteil der Erfindung, die Winkelausrichtung einer Edison-Fassung gegenüber einem Beleuchtungskörper bei der Konstruktion und/oder bei der Montage auch weiterhin einzusparen. Jede Edison-Fassung kann also auch weiterhin in einer beliebigen Winkelposition um ihre Längsachse im Beleuchtungskörper montiert werden. Stattdessen wird eine erfindungsgemäße Lampe mit zusätzlichen Einrichtungen zur Ausrichtung in einen beliebigen Drehwinkel versehen.
• Diese Vorteile treffen auf alle denkbaren und auch auf jedes bekannte und übliche Gewinde für das Fassungsgewinde und das Lampengewinde zu, wie zum Beispiel für alle Gewinde gemäß DIN 40400 oder IEC 60238, insbesondere mit den Abmessungen E5,5, E10, E11, E12, E14, E16, E17, E18, E26, E27, E33 oder E40. Zum Beispiel das sehr weit verbreitete Gewinde „E27” weist einen – namensgebenden – Außendurchmesser von 27 mm und eine Steigung von 3,62 mm auf. Es wird u. a. für Glühlampen mit einer Leistungsaufnahme von 60 Watt und 100 Watt genutzt. Das kleinere Edison-Gewinde E14 mit einem Außendurchmesser von 14 mm und einer Steigung von 2,82 mm ist auch für birnenförmige Glühlampen bis 40 Watt und kerzenförmige Glühlampen bis 60 Watt üblich. Dieser Standard gilt für fast alle Länder mit einer Spannung von 200–240 Volt AC. In Europa ist daneben auch das Edison Gewinde E11 verbreitet.
• In Nordamerika und anderen Ländern mit einer Netzspannung bis etwa 120 Volt sind vorrangig E12, E17 und E26 üblich und im ANSI Standard C81.67 und dem IEC Standard 60061-1 beschrieben.
• Die Vorteile einer erfinderischen Lampe kommen bei solchen Bauformen von Beleuchtungskörpern besonders gut zur Geltung, bei denen die Längsachse der Edison-Fassung etwa parallel zur Lichtaustrittsfläche des Beleuchtungskörpers ausgerichtet ist. Beispiele dafür sind Straßenlaternen, Wandleuchten oder Beleuchtungskörper, die unter einer Zimmerdecke, einer Tordurchfahrt oder einer Brücke angeordnet sind oder in einen Boden eingelassen und nach oben hin mit einer transparenten oder transluzenten Platte abgedeckt sind. Derartige Beleuchtungskörper sollen ihr Licht nur in einer Vorzugsrichtung Licht ausstrahlen. Bei einer Bestückung mit Glühlampen, die bekanntlich ihr Licht stets gleichmäßig rundum abstrahlen, bleiben entweder viele Lichtstrahlen ungenutzt oder es sind Reflektoren hinzuzufügen, die – nach Reflektionsverlusten – das in dieser Richtung nicht benötigte Licht wieder zurück werfen.
• Solche und ähnliche Beleuchtungskörper wurden und werden in sehr großer Anzahl so dimensioniert, dass der Einbauraum für die Lampe genau an die Abmessungen der bisher gebräuchlichen Glühlampen angepasst ist. Lichtquellen mit größeren Abmessungen können in derartige Lampen nicht eingesetzt werden.
• Solange Glühlampen in den bisher üblichen Dimensionen verfügbar und zulässig sind, ist die beschriebene Begrenzung der möglichen Größe in den Beleuchtungskörpern auch kein Problem. Auch die Kühlung reicht für die Glühlampen aus den folgenden Gründen vollauf aus: Es ist ein wesentliches Merkmal aller Glühlampen, dass im Inneren ihres gläsernen Hohlkörpers der Licht erzeugende Glühkörper auf einen möglichst kleinen Raum konzentriert wird, damit sich die Leistungsdichte und dadurch auch die Temperatur und folglich die Lichtausbeute erhöht. Dazu wird der Glühkörper – heute vorwiegend aus Wolfram – zu Drähten und dann zu kleinen Wendeln geformt, die eine Temperatur von wenigstens 2700 K bis zu 3400 K erreichen. Obwohl dieser Glühdraht in einem Vakuum oder in einem Edelgas angeordnet ist und der Abstand zwischen Glühkörper und Außenfläche größer als die größte Abmessung des Glühkörpers selbst ist, werden dennoch rund 95% der eingebrachten, elektrischen Energie als Wärmestrahlung auf den Glaskörper übertragen. Nur maximal 5% der einfließenden Energie werden in Lichtstrahlen umgewandelt und durch den Glasköper hindurch abgestrahlt.
• Damit vom Glashohlkörpers aus möglichst wenig thermische Energie an die Umgebung abgegeben wird, muss dessen Oberfläche möglichst klein sein. Aus dieser Forderung ergibt sich als bevorzugte Form eine Kugel, weil bei dieser Geometrie die Oberfläche im Verhältnis zum umschlossenen Raum am kleinsten ist. Dennoch erreicht die Außenfläche einer Glühbirne im Betrieb Temperaturen zwischen 200 und 300 K. Damit die Halterung der Kugel und der elektrische Anschluss nicht so heiß werden, wird der Glaskörper halsartig ausgebuchtet, wodurch sich die Form einer Birne ergibt.
• Aus diesen Gründen besteht zum Beispiel eine derzeit übliche Glühbirne mit einer aufgenommenen Nennleistung von 100 Watt aus einer Glaskugel mit einem Durchmesser von 6 cm, an die ein Hals von rund 5 cm Länge angeformt ist, so dass die größte Länge einschließlich Fassung 11 cm beträgt.
• Eine typische „100 Watt-Glühbirne” in dieser Bauform strahlt einen Lichtstrom von etwa 14,5 Lumen/Watt, also insgesamt 1450 Lumen aus. Bei der namensgebenden elektrischen Leistungsaufnahme von 100 Watt werden 95% oder 95 Watt als Wärme abgestrahlt.
• Eine interessante Ausführungsform einer erfinderischen Lampe ist mit wenigstens einer „Licht emittierende Diode”, einer LED ausgerüstet. LEDs sind kleine Platten aus halbleitendem Material, in die sogenannte Dotierungsschichten eingebracht sind, so dass bei Stromfluss Photonen gebildet werden. Derzeit erhältliche LEDs strahlen weißes Licht mit einer Ausbeute von 30–80 Lumen/Watt ab.
• Bei einer Lichtausbeute von 50 Lumen/Watt nimmt eine LED also für das zuvor genannte Beispiel einer „100 Watt-Glühlampe” mit einem Lichtstrom von 1450 Lumen eine elektrische Leistung von etwa 29 Watt auf. Unter Berücksichtung der Verluste im elektronischen Vorschaltgerät zur Begrenzung des Stromes durch die LED sind Wirkungsgrade von bis zu 10% erreichbar. Von den aufgenommenen 29 Watt werden also 90% oder 26 Watt als Verlustleistung abgestrahlt, also erheblich weniger als bei einer Glühbirne mit dem gleichen Lichtstrom.
• Dieser Wirkungsgrad ist zwar viel besser als bei Glühbirnen, aber es bleibt nach wie vor ein massives Problem, dass auch mit solchen LEDs bei der Lichterzeugung der größte Teil der eingespeisten elektrischen Energie in Wärme umgewandelt wird. Zu deren Abführung an die Umgebungsluft muss ein Kühlkörper eingebaut werden.
• Auf aktuellem Stand der Technik ist jedoch kein wirtschaftlich sinnvoller Kühlkörper bekannt, mit dem eine Verlustleistung von 26 Watt nur durch Luftkühlung aus dem Bauvolumen einer bisherigen 100 Watt-Glühbirne abgeführt werden kann.
• Dieses Problem kommt dadurch auf, dass die halbleitende Schicht einer LED bereits bei Temperaturen ab 150 K zerstört wird. Weil ihre Lebensdauer mit sinkender Betriebstemperatur ansteigt, sollten LEDs möglichst nur mit Temperaturen unter 100 K betrieben werden, was nur mit ausreichend dimensionierten Kühlkörpern möglich ist. Im Gegensatz dazu werden Glühbirnen – wie erwähnt – mit einer Oberflächentemperatur von 200 bis 300 K betrieben. Bei einer derart hohen Differenz zur Umgebungstemperatur kann auch die erheblich höhere Verlustleistung von rund 95 Watt ohne Probleme für die Glühbirne an die Umgebung abgeführt werden.
• Trotz dieser Einschränkung bei der Betriebstemperatur sind LEDs wegen ihres besseren Wirkungsgrades und ihrer erheblich größeren Lebensdauer gegenüber Glühlampen zu bevorzugen. Die Konstruktion einer LED-Lampe mit einem rundum wirkenden Lichtstrom größer als rund 750 Lumen ist in den Grenzen der bisher üblichen Bauformen und nur mit einer passiven Luftkühlung auf aktuellem Stand der Technik jedoch unmöglich.
• Mit der Grundidee der Erfindung, den Lichtstrom nicht mehr – wie bisher bei der Glühlampe – rundum wirken zu lassen, sondern auf den tatsächlich benötigten Austrittswinkel zu beschränken, kann das geschilderte Problem der bisher bekannten LED-Lampen umgangen werden. Dadurch wird im Vergleich zu einer rundum strahlenden LED-Lampe die insgesamt benötigte elektrische Leistung deutlich reduziert und zwar direkt proportional zu der Verkleinerung der Licht ausstrahlenden Fläche.
• Eine erfindungsgemäße Lampe kann also innerhalb ihres Lichtkegels den gleichen Lichtstrom – gemessen in Lumen – erreichen wie eine rundum strahlende Lampe, benötigt dabei jedoch dank der Beschränkung auf den Lichtkegel erheblich weniger Leistung. Dadurch wird im Betrieb an aufgenommener elektrischer Leistung gespart und bei der Herstellung insbesondere der Aufwand für die Kühlung reduziert. Für die Ausleuchtung einer bestimmten Fläche kann eine erfindungsgemäße Lampe deshalb erheblich kostengünstiger produziert und mit erheblich geringerem Verbrauch betrieben werden.
• Es ist ein Verdienst dieser Erfindung, zur Beleuchtung von begrenzten Flächen eine Lampe als Ersatz bisheriger Glühbirnen zu schaffen, mit der eine wesentliche Charakteristik von LEDs unmittelbar genutzt werden kann, nämlich dass LEDs ihr Licht nur von einer einzigen Fläche ihres plattenförmigen Körpers abstrahlen. LEDs beleuchten also bestenfalls nur die Hälfte des sie umgebenden Raumes; in der Praxis zumeist durch direkt aufgesetzte Linsen noch weniger. Dadurch werden die Kosten und der Bauraum von zusätzlichen Reflektoren oder zusätzlichen, beabstandeten Linsen zur Fokussierung eingespart.
• In einer bevorzugten Ausführungsform strahlen alle LEDs einer erfindungsgemäßen Lampe ihr Licht etwa senkrecht zur Schwenkachse des Lampengewindes ab, sodass der Lichtkegel aller LEDs zusammen einen Winkel von weniger als 180 Grad aufweist. Zur optimalen Anpassung an die zu beleuchtende Fläche und an den Abstand des Beleuchtungskörpers von dieser Fläche kann der Winkel des Lichtkegels noch sehr viel kleiner sein.
• Eine erfindungsgemäße Lampe weist im einfachsten Fall nur eine einzige „Licht emittierende Diode” – eine LED – auf. In der Praxis werden es jedoch meist mehrere sein, die auf einem gemeinsamen Träger, wie z. B. einer Platine angeordnet werden können. Da die Kühlung dieser LEDs wesentlich ist, sollte dieser Träger bevorzugt als Kühlkörper ausgebildet sein, also mit Kühlrippen und/oder Kegeln, Dornen oder anderen Ausbuchtungen oder Ausstülpungen versehen sein, deren Oberfläche innerhalb des vorgegebenen Bauraumes möglichst groß ist. Vorzugsweise besteht der Kühlkörper aus einem thermisch gut leitenden Werkstoff wie Kupfer, Aluminium oder einem anderen Metall.
• Wenn eine erfindungsgemäße Lampe in die weithin von Glühbirnen bekannte und genormte „Birnenform” oder in die Form eines Ellipsoides oder einer Kerzenflamme gebracht werden soll, so ist in einer sehr einfachen Variante der Träger für die LEDs eine Platte mit birnenförmigem oder elliptischem oder kerzenflammenförmigem Umriss. Auf der in Vorzugsrichtung weisenden Großfläche dieser Platte sind die LEDs montiert und auf der Rückseite Kühlkörper angebracht, die die Verlustwärme der LEDs ableiten.
• Eine Einschränkung der Variante mit einer einzigen Platte ist, dass innerhalb der genormten Birnenform vor den LEDs ein Raum verbleibt, der nicht zu ihrer Kühlung ausgenutzt wird. Da eine ausreichende Kühlung der LEDs jedoch ein zentrales Problem für erfindungsgemäße Lampen ist, ist es sehr sinnvoll, auch diesen Raum noch zur Unterbringung von Kühlkörpern zu nutzen.
• Weil Platten bei der automatisierten Herstellung von elektronischen Geräten eine weit verbreitete und daher sehr wirtschaftliche Grundlage sind, schlägt die Erfindung als Alternative mehrere Platten vor, die innerhalb eines genormten Raumes etwa parallel zueinander angeordnet sind und deren Umriss jeweils bis an die Umhüllungsfläche eines – z. B. birnenförmigem oder elliptischen – Raumes nahe heranreicht oder sie berührt.
• Auf den in Vorzugsrichtung weisenden Flächen oder in der Nähe der Kanten dieser Flächen sind mehrere LEDs angeordnet. Die übrigen Flächen der Platten sind als Kühlkörper ausgebildet, die jeweils ebenfalls bis an die genormte, birnenförmige Umhüllungsfläche von bekannten Glühbirnen heran reichen sollten. Die Verbindungsstücke oder Träger, die die einzelnen Platten miteinander verbinden, können zugleich als weitere Kühlkörper dienen.
• Für diese Ausführungsform können die Plattenebenen – wie in den 1 und 3 – in Vorzugsrichtung der Lichtstrahlen der Lampe ausgerichtet sein. Dann ist die Platte in der Mitte des birnenförmigen Raumes ebenfalls birnenförmig. Die benachbarten Platten haben einen eiförmigen Umriss. Die jeweils äußersten, am weitesten von der mittleren Platte entfernten, kleinen Platten sind kreisförmig.
• Alternativ können die Platten – wie in 4 – auch senkrecht zur Vorzugsrichtung der Lichtstrahlen verlaufen. Dann hat die größte Platte einen birnenförmigen Umriss und in der Mitte eine etwa eiförmige Öffnung, durch die die Kühlkörper der nächsten, benachbarten Platte hindurch ragen. Der Umriss der nächsten Platte hat den gleichen, eiförmigen Umriss wie die Öffnung in der ersten Platte und so fort. Die vorletzte Platte hat eine kreisförmige Öffnung und die letzte Platte einen kreisförmigen Umriss und keine Öffnung. Alle Platten können auf ihrer in Vorzugsrichtung weisenden Großfläche vollflächig mit LEDs bestückt werden. Die letzte und kleinste, zu bestückende Fläche ist kreisförmig, die anderen, mit LEDs besetzten Flächen haben die Form eines deformierten Ringes.
• Bei jeder Ausführung einer erfindungsgemäßen Lampe summieren sich die Lichtstrahlen aller LEDs zu einem gemeinsamen Lichtkegel. Für die Beleuchtung einer bestimmten Fläche ist die Ausrichtung dieses Lichtkegels auf diese Fläche unerlässlich.
• Dank der Erfindung ist die dafür erforderliche Vorrichtung einfach herzustellen und vom Nutzer selbst schnell zu bedienen: Um den Lichtkegel bei der Montage in die gewünschte Richtung zu verschwenken ist es ein Kerngedanke der Erfindung, die Fassung auch als Schwenkachse zu benutzen: Damit dennoch die Lampe in der Fassung mechanisch stabil und belastbar sitzt, wird während des sogenannten Montagezustandes mit einer Schubeinrichtung das Kontaktstück der Lampe in deren Längsachse verschoben. Dafür schlägt die Erfindung verschiedene Varianten vor. Die verschiedenen Ausführungsformen lassen sich in zwei Gruppen unterteilen: Bei der ersten Gruppe wird die Position des Kontaktstückes von der zur Fassung weisenden Stirnseite des Lampengewindes her verändert, bei der zweiten Gruppe von der zur Lichtquelle weisenden Seite her.
• Die mechanischen Ausführungsformen der ersten Gruppe sind etwas einfacher. Zu beachten ist, dass bei ihnen die Lampe ein erstes Mal in die Fassung hinein geschraubt werden muss und dann zurück bis in die gewünschte Ausrichtung des Lichtkegels verschwenkt werden muss. Dabei ist zu ermitteln, um wie viele Winkelgrade diese Position vom mechanischen Anschlag entfernt ist.
• In einem nächsten Schritt muss die Lampe wieder aus der Fassung heraus gedreht werden, damit die Schubeinrichtung des Kontaktstück und ihre Verstelleinrichtung zugänglich sind. Mit der Schubeinrichtung wird das Kontaktstück oder der es umgebende Isolator in diejenige Position gebracht, in der das Kontaktstück um das gewünschte, zusätzliche Maß weiter aus der Stirnseite des Lampengewindes herausragt. In dieser Position wird das Kontaktstück fixiert. Oder die Schubeinrichtung ist so ausgelegt, dass sie sich auch dann nicht verstellt, wenn das Kontaktstück den Mittenkontakt der Fassung berührt und die Lampe „festgezogen” wird.
• In einem letzten Schritt wird die Lampe dann ein zweites Mal in die Fassung hinein geschraubt. Wenn sie jetzt bis zum mechanischen Anschlag gedreht wird, hat sie zugleich auch die gewünschte Winkelstellung in Bezug auf die Längsachse der Fassung erreicht.
• Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungen ist, dass die dazu erforderliche Mechanik relativ sehr einfach und kostengünstig aufgebaut ist und innerhalb der Lampe sehr wenig Bauraum beansprucht. Insbesondere dann, wenn die Schubeinrichtung dieser Varianten in das Isolationsmaterial eingeformt wird, welches das Kontaktstück der Lampe elektrisch vom Lampengewinde isoliert – was zumeist ein Kunststoff ist – wird gegenüber einer nicht verstellbaren Lampe praktisch kein zusätzliches Material beansprucht. Die Mehrkosten beschränken sich dann im Wesentlichen auf die Form für diese beiden Kunststoffteile und die Montage eines weiteren Bauteiles. Mit zunehmender Stückzahl wird der Mehrpreis pro Stück immer geringer und ist bei den aktuell üblichen Stückzahlen für elektrische Lampen fast vernachlässigbar.
• Für eine erste Teilgruppe von Ausführungsformen schlägt die Erfindung vor, dass als Schubeinrichtung auf das Kontaktstück oder auf den das Kontaktstück umgebenden Isolator ein Außenprofil aufgeformt ist, das in Richtung der Mittelachse der Lampe verläuft und das zumindest teilweise komplementär zu einem Hohlprofil ist, das in einem Kontaktträger eingeformt ist. Dieser Kontaktträger bildet die zur Fassung weisende Stirnseite der Lampe, indem er das Lampengewinde an dieser Seite abschließt und in seiner Mitte das Kontaktstück trägt.
• Wenn das als Schubeinrichtung dienende Außenprofil direkt auf das Kontaktstück aufgeformt ist, besteht es sinnvoller Weise aus einem elektrisch leitfähigen Material wie z. B. Messing oder einem anderen Metall, dass mit einem elektrisch leitfähigen Werkstoff beschichtet ist.
• Ein derartiges Außenprofil ist sehr dauerhaft und kann mit relativ hoher Genauigkeit geformt werden.
• Da jedoch die Steigung der üblichen Edison-Gewinde mit z. B. 3,62 mm bei einem E27-Gewinde relativ sehr groß ist, kann die Genauigkeit des als Schubeinrichtung verwendeten Außenprofils entsprechend niedrig sein. Um den Aufwand zur Formung und die Materialkosten zu reduzieren, kann deshalb alternativ das Außenprofil auch aus einem Isolationsmaterial – in der Regel einem Kunststoff – bestehen. Dessen Formung – z. B. durch Spritzgießen – ist sehr viel kostengünstiger als das Formen von Metall. Da die Schubeinrichtung in den meisten Anwendungsfällen während der Lebensdauer der Lampe nicht sehr oft bewegt werden muss, ist der Verschleiß des Kunststoffes unproblematisch.
• In beiden Ausführungsformen – leitfähiges Metall oder isolierender Kunststoff – bilden die Formen der Stirnseite von Kontaktstück oder Isolator im Zusammenwirken mit der Form der Stirnseite vom Hohlprofil im Inneren der Lampe sowie der Winkeleinstellung durch ein regelmäßiges Außenprofil und das dazu komplementäre Innenprofil die Schubeinrichtung zum stufenweisen Verschieben des Stiftes gegenüber der Lampe. Mit dieser Schubeinrichtung kann die Lampe in einer beliebig ausgerichteten Fassung eines Beleuchtungskörpers stufenweise an die geforderte Richtung der Lichtausstrahlung recht gut angenähert werden.
• Bei allen Varianten dieser Teilgruppe von Ausführungsformen ist das Außenprofil des Kontaktstücks oder des es umgebenden Isolators ein regelmäßiges Polygon. Dieses polygonale Außenprofil kann in soviel verschiedenen Winkelstellungen in das Hohlprofil eingesteckt werden, wie Kanten oder gleichmäßig wiederkehrende Abschnitte am Polygon vorhanden sind.
• Die Stirnseite des Kontaktstückes oder des Isolators mit ihrem polygonalen Außenprofil und die Stirnseite des Hohlprofil sind so geformt, dass das Kontaktstück in jeder Winkelstellung mit einem anderen Maß aus der Lampe heraus ragt. Um dieses Maß zu verändern, um also die Wirkung einer Längsverschiebung zu erreichen, muss das Kontaktstück aus dem Hohlprofil heraus gezogen werden und in der gewünschten Winkelstellung wieder eingesteckt werden. Dann ragt es um den gewünschten Betrag aus der Lampe heraus.
• Dazu ist in einer ersten Untervariante die Stirnseite des Kontaktstückes wie die Stufen einer Wendeltreppe in aneinander grenzende, dreieckige Sektoren aufgeteilt. Dabei sind die Flächen der Sektoren vorzugsweise senkrecht zur Längsachse des Kontaktstückes ausgerichtet und berühren zumindest in ihrer Verlängerung diese Längsachse an voneinander beabstandeten Punkten. Der Abstand der Sektorflächen zueinander kann unterschiedlich sein. Die Erfindung bevorzugt jedoch einen gleichen Abstand von Sektor zu Sektor, weil dadurch die Einstellung einfacher nachzuvollziehen ist. In jedem Fall soll die Summe der Abstände aller Sektoren der Steigung des Lampengewindes entsprechen.
• In der gegenüberliegenden Stirnseite des Hohlprofils ist nur eine einzige dreieckige sogenannte „Gegenfläche” ausgebildet, die zu jedem einzelnen der gegenüberliegenden Sektoren komplementär geformt ist und die auf einen einzelnen dieser Sektoren aufsetzbar ist. Der übrige Teil der Stirnfläche des Hohlprofils muss offen oder zumindest in Längsrichtung soweit von den freien Sektoren auf dem Kontaktstück oder auf dem Isolator beabstandet sein, dass er diese nicht berührt.
• In einer zweiten Untervariante der Konstruktion sind die abgetreppten Sektoren und die einzelne, dreieckige Gegenfläche gegenüber der ersten Untervariante miteinander vertauscht. Das Kontaktstück weist nur eine einzige, dreieckige Stirnfläche auf und die „abgetreppten” Gegenflächen sind in die Stirnseite des Hohlprofils eingeformt.
• In beiden Fällen können die jeweils aufeinander liegenden Sektoren als elektrische Kontaktfläche dienen. Durch das feste Einschrauben der Lampe wird ein ausreichender Kontakt erreicht.
• In einer dritten Untervariante der Konstruktion kann anstelle des Kontaktstückes auch das umgebende Isolationsmaterial an seiner Stirnseite abgetreppt werden. Zusammen mit einer komplementären Gegenfläche dient es dann zur Längsverstellung des Kontaktstückes. Weil in dieser Konfiguration ein Freiraum für eine Kontaktfeder oder für ein Anschlusskabel benötigt wird, sind die Sektoren nicht mehr bevorzugt dreieckig. Da die „Spitze” des Dreieckes „abgeschnitten” ist, ist jeder Sektor trapezförmig.
• Der wichtigste Vorteil dieser Varianten des Kontaktstückes als Polygon mit abgetreppter Stirnseite sind der sehr geringe Raumbedarf des Verstellmechanismus und die geringen Mehrkosten bei der Herstellung. Die Form benötigt keine Hinterschneidungen. Eine Einschränkung ist die nur gestufte Verstellbarkeit der Winkelausrichtung der Lampe. In der Praxis werden jedoch die Elastizitäten des Lampengewindes und des Fassungsgewindes meist so groß sein, dass sie eine Interpolation zwischen den verschiedenen Stufen ermöglichen.
• Nach dieser ersten Teilgruppe von Ausführungsformen für die Schubeinrichtung mit einem polygonalen Außenprofil auf dem Kontaktstück oder dessen Isolatoren und abgetreppter Stirnseite schlägt die Erfindung eine zweite Teilgruppe von Ausführungsvarianten vor. Dabei ist als Schubeinrichtung auf der Außenseite des Kontaktstücks oder des es umgebenden Isolators ein Hilfsgewinde aufgebracht, das in ein dazu komplementäres Innengewinde eingreift, welches in dem Kontaktträger angeordnet ist, der in das Lampengewinde eingebaut ist. Bei dieser zweiten Teilgruppe von Varianten wird das Kontaktstück oder dessen Isolator wie eine Schraube durch Drehung in Längsrichtung bewegt.
• Die Steigung dieses Gewindes kann prinzipiell beliebig sein. Bei den von der „freien” Stirnseite des Lampengewindes her zu justierenden Varianten, bei denen die Lampe ein erstes Mal in die Fassung eingeschraubt werden muss, um das Maß der erforderliche Winkelkorrektur zu bestimmen und dann wieder aus der Fassung heraus gedreht werden muss, um den Kontaktstift in die nötige Korrekturposition zu bringen, ist es für den Nutzer einfacher, wenn die Steigung des Hilfsgewindes der Steigung der Fassung entspricht oder nur halb so groß ist oder nur ein Viertel davon ist, weil dann das Übertragen oder das Umrechnen der benötigten Winkelkorrektur in die Verschwenkung des Kontaktstiftes einfacher ist.
• Wie bei jedem Gewinde besteht auch bei dem erfindungsgemäßen Hilfsgewinde das Risiko eines unerwünschten Verdrehens wie z. B. beim Einschrauben des Lampengewindes in das Fassungsgewinde, durch Erschütterungen und/oder durch thermische Spannungen, die durch das Erhitzen der Lampe im Betrieb und das anschließende Abkühlen beim Ausschalten ausgelöst werden können.
• Um dem mit einiger Sicherheit entgegen zu wirken, empfiehlt die Erfindung, dass das Hilfsgewinde nach dem Justieren mechanisch fixiert wird. Dazu kann auf eine Seitenfläche des Hilfsgewindes eine Madenschraube oder Klemmschraube aufgedrückt werden, die etwa senkrecht zum Hilfsgewinde ausgerichtet sein sollte.
• Eine Alternative ist eine Kontermutter, die auf einen über die Lampe hinaus ragenden Teil des Hilfsgewindes aufgeschraubt und nach der Justage des Kontaktstückes gegenüber der Lampe festgeschraubt wird.
• Eine andere Variante zur Fixierung kann auch ein elastischer und bremsender Kunststoffring zwischen Hilfsgewinde und Innengewinde sein. Auch eine in Ausnehmungen einrastende Feder oder eine selbsthemmende Dimensionierung von Hilfsgewinde und Außengewinde können die gewünschte Blockade bewirken.
• Wenn das Hilfsgewinde in den Isolator eingeformt wird, der das Kontaktstück umgibt, so besteht es in aller Regel ebenso wie das komplementäre Innengewinde im Kontaktträger aus Kunststoff. Für diese Materialpaarung kann ein relativ hoher Haftreibungsbeiwert erzielt werden, so dass auch ohne eine separate weitere Blockadevorrichtung ein einmal passend justierter Isolator sich auch dann nicht verdrehen wird, wenn die Lampe endgültig in der Fassung festgezogen wird.
• Zur Verstellung des Kontaktstückes in der Teilgruppe von Varianten mit Hilfsgewinde und Innengewinde in der Lampe muss das Kontaktstück gegenüber der Lampe verdreht werden können, wofür entweder direkt oder über ein Werkzeug ein Zugriff auf das Kontaktstück möglich sein muss. Das gilt für beide der prinzipiell möglichen Ausrichtungen des Kontaktstückes, also für die einfachen Varianten, in denen das Kontaktstück nur über die in die Fassung hinein ragende Stirnseite des Lampengewindes herausragt und auch für die aufwendigeren Ausführungsformen, bei denen das Kontaktstück oder der es umgebende Isolator durch das Lampengewinde hindurch verlängert sind und über das zur Lichtquelle weisende Ende des Lampengewindes herausragen.
• Der letztgenannte Bereich dient bei Glühlampen zur Verbindung des gewichtigen gläsernen Hohlkörpers mit dem Lampengewinde und ist deshalb in der Praxis nicht ohne Weiteres zugänglich. Bei LED-Lampen hingegen kann mit geringem Mehraufwand ein Schlitz oder eine andere Öffnung vorgesehen werden, in welche die Verlängerung des Kontaktstückes oder des Isolators hineinragt und in die auch ein Werkzeug zur Verschwenkung eingeführt werden kann oder ein angeformter Hebel oder ein Rändelrad bewegbar ist.
• Zum Verschwenken beider möglichen Ausrichtungen des Kontaktstückes können die gleichen Ausformungen der freien Außenseite des Kontaktstückes oder des es umgebenden Isolators konstruiert werden. Eine Rändelung oder mehrere Griffkerben direkt am Kontaktstück oder am Isolator sind dann geeignet, wenn ausreichend Raum für den Zugriff von wenigstens zwei Fingern einer Hand oder von einem komplementären Werkzeug vorgesehen ist.
• Bei beengteren Platzverhältnissen, die unter Anderem nur für einen Gabelschlüssel ausreichend Freiraum lassen, sind ein Außensechskant oder wenigstens zwei zueinander parallele Ebenen sinnvoll. Sehr einfach sind eine oder mehrere radiale Bohrungen, in die z. B. ein Stift eingesteckt werden kann.
• Wenn kein Werkzeug verwendet werden soll, so kann auch wenigstens ein Hebel oder ein Handrad fest aufgesetzt oder angeformt werden. Insbesondere für die Variante mit einem Schlitz zwischen Lampengewinde und den LEDs ist es attraktiv, wenn nach dem erstmaligen Einschrauben und Ausrichten der LEDs durch diesen Schlitz hindurch ein Hebel oder ein Rändelrad direkt erreichbar sind und ohne Einsatz eines weiteren Werkzeuges die erfindungsgemäße Lampe stabilisiert und dauerhaft gesichert werden kann.
• Zur Verschwenkung prinzipiell auch geeignet sind Vertiefungen in der zum Mittenkontakt hin weisenden Fläche des Kontaktstückes, die zum Einbringen eines Schraubendrehers ausgeformt sind. Denkbar sind ein Schlitz, ein Kreuzschlitz, ein Stern, ein Innen-Sechskant, ein Innen-Sechsrund, ein Innenvielzahn, ein Innen-Vierkant oder ein Innen-Dreikant oder eine andere Form, in die ein dazu komplementäres Werkzeug eingeführt werden kann.
• Zu beachten ist dabei jedoch, dass die Mitte des Kontaktstückes eigentlich als Kontaktfläche benötigt wird und deshalb nicht durch Vertiefungen unterbrochen werden sollte. Deshalb können diese Vertiefungen außerhalb der Mitte angeordnet werden, wobei in Kauf zu nehmen ist, dass die Betätigung dann etwas handwerkliches Geschick verlangt. Oder die Vertiefungen sind zwar mittig angeordnet, jedoch so klein, dass die verbleibende Fläche noch als Kontaktfläche ausreicht. In jedem Fall sollten die Kanten der Vertiefungen soweit abgerundet werden, dass eine Beschädigung des Mittenkontaktes in der Fassung vermieden wird.
• Eine dritte Teilgruppe von Ausführungsvarianten hat als gemeinsames Merkmal, dass als Schubeinrichtung das Kontaktstück oder der es umgebende Isolator oder eine daran angesetzte Verlängerungsstange über das von der Stirnseite entfernte Ende des Lampengewindes herausragt und damit in den Bereich der Lichtausstrahlung der Lampe hineinragt und dass mehrteilige mechanische Antriebe das Kontaktstück verschieben. Ihr Vorteil ist, dass die Lampe nur einmal in die Fassung eingeschraubt werden muss. Anders als bei den von der Gewindeseite her zu betätigenden Verstellungen des Kontaktstückes muss die Lampe nach dem Erreichen des mechanischen Anschlages nur noch soweit zurück gedreht werden, bis sie die gewünschte Winkelposition erreicht hat. Dann wird in einem nächsten Schritt der Kontaktstift durch einen der im Folgenden beschriebenen Antriebe soweit aus der Lampe herausgefahren, bis er einen sicheren elektrischen Kontakt und mechanischen Halt in der Fassung gefunden hat.
• Ein wesentliches und vorteilhaftes Merkmal dieser Antriebe ist, dass sie dank einer mechanischen Umlenkung sehr einfach zugänglich sind. Dieser Zugang kann insbesondere im Freiraum des Lichtkegels der Lampe angeordnet werden. Weil der Lichtkegel bei der Lichtausstrahlung nicht blockiert werden darf, kann der dafür notwendige Freiraum bei der Montage zum Einführen und zum Bewegen eines geeigneten Werkzeuges genutzt werden.
• Alle Antriebsvarianten werden – soweit nicht anders erwähnt – für ein verlängertes Kontaktstück beschrieben. Die Verlängerungsstange kann sowohl elektrisch leitend als auch isolierend ausgeführt sein. Alternativ kann auch der das Kontaktstück umgebende Isolator entsprechend verlängert werden. In den beiden letzteren Fällen muss ein separater elektrischer Leiter, wie z. B. ein Kabel eingebaut werden, der die Leuchtmittel in der Lampe elektrisch versorgt.
• Eine erste Untervariante ist für Schubeinrichtungen mit einem Hilfsgewinde auf dem Kontaktstück geeignet, die durch Rotation um die Längsachse bewegt werden. Eine Verlängerungsstange auf dem Kontaktstück trägt an ihrem freien Ende ein Zahnrad, in das ein Schneckenrad eingreift, das auf einer Hilfswelle innerhalb der Lampe gelagert ist. Die Position des Kontaktstücks ist dann durch Verdrehen der Hilfswelle veränderbar.
• Eine zweite Gruppe von Untervarianten ist für Kontaktstücke vorgesehen, die durch beliebige Hohlprofile innerhalb des Kontaktträgers in Längsrichtung linear verschiebbar ist. Dabei weisen die Kontaktstücke jeweils ein Außenprofil auf, das zumindest in zwei voneinander beabstandeten und zum Stift komplementären Abschnitten des Hohlprofils im Kontaktträger geführt wird. Das Außenprofil und das Hohlprofil können beliebig sein, wie z. B. auch kreisförmig.
• Für die Ausführung des Antriebes schlägt die Erfindung verschiedene Mechaniken vor: Ein Keil oder ein Kegel wird auf das freie Ende des Kontaktstückes gepresst und in einer von der Längsrichtung des Kontaktstückes abweichenden Richtung verschoben, z. B. durch eine Stellschraube.
• Oder ein Nocken wird auf das freie Ende des Kontaktstückes gepresst und um eine von der Längsrichtung des Kontaktstückes abweichende Richtung verschwenkt, z. B. durch einen Hebel an einer Hilfswelle, welche den Nocken trägt.
• Nur bei Kontaktstücken mit kreisförmigem Profil kann an dessen aus dem Lampengewinde herausragendem Ende ein länglicher Hebel befestigt wird, der etwa senkrecht zum Kontaktstück ausgerichtet ist. Das freie Ende des Hebels ragt durch einen Schlitz im Gehäuse der Lampe nach außen. Der Verlauf dieses Schlitz ist gegenüber der Längsachse des Kontaktstückes geneigt. Wenn das freie Hebelende in dem geneigten Schlitz verschoben wird, bewegt sich wegen der Neigung des Schlitzes gegenüber der Mittelachse das Kontaktstück in seiner Führung im Hohlprofil in die Richtung der Mittelachse.
• Für alle vorgenannten Varianten der dritten Teilgruppe von Ausführungsformen muss das Kontaktstück selbst oder seine Verlängerung oder der es umgebende Isolator soweit verlängert werden, dass ein Teil davon durch das Lampengewinde hindurch verläuft und darüber hinaus ragt.
• Da das Kontaktstück in der Mitte des Lampengewindes angeordnet ist, verläuft folglich auch ein stangenartiges und bewegliches Teil des Kontaktstückes oder des Isolators oder einer daran angesetzten Verlängerung mitten durch den Raum im Inneren des Lampengewindes und muss dort auch abgestützt werden.
• Diese sehr einfache Anordnung wird erst dann problematisch, wenn der Innenraum auch für andere Baugruppen genutzt werden soll, wie z. B. für das elektronische Vorschaltgerät, das den Strom durch die LEDs auf einen bestimmten Wert begrenzt. In diesem Fall kann die Platine mit den elektronischen Bauelementen außerhalb der Mittelachse des Innenraumes angeordnet werden. Alle auf der Platine angelöteten Bauelemente dürfen ebenfalls nicht in die Mittelachse hineinragen, weil dort ein Freiraum zur Bewegung der Verlängerungsstange des Kupplungsstückes benötigt wird. In dieser Variante wird die Elektronik also um die Verlängerungsstange des Kontaktstückes „herum” aufgebaut.
• Alternativ kann aber auch in einer vierten Teilgruppe von Ausführungsformen die Mechanik der Schubeinrichtung für das Kontaktstück an den Rand des Innenraumes vom Lampengewinde verlegt werden. Dazu fügt die Erfindung in den mechanischen Übertragungsweg des Kontaktstückes einen zusätzlichen länglichen Kontakthebel ein. An diesem Hebel wird das Kontaktstück angeformt. Die geometrisch ideale Form für das Kontaktstück ist ein Bogensegment, dessen Mittelpunkt die erste Schwenkachse des Kontakthebels ist. Da der Verschwenkwinkel des Kontakthebels aber relativ klein ist, kann das Kontaktstück alternativ auch grade verlaufen. Es muss möglichst senkrecht zum Kontakthebel ausgerichtet sein, so dass es durch Verschwenken des Kontakthebels etwa in seiner Längsrichtung bewegbar ist.
• Am ersten Ende des Kontakthebels ist eine erste Schwenkachse angeordnet, die in der Nähe des Kontaktstückes im Innenraum des Lampengewindes angelenkt ist. Am zweiten Ende des Kontakthebels ist in einer zweiten Schwenkachse eine Zug- und Druckstange angelenkt, die über das LED-seitige Ende des Lampengewindes herausragt. Diese Stange wird entweder direkt oder über eine Stellschraube oder über einen der zuvor beschriebenen Antriebe in Längsrichtung bewegt.
• Als Antrieb für diese Zugstange oder für eine der zuvor erläuterten Mechaniken ist auch ein Elektromotor denkbar. Dieser Motor kann z. B. mittels einer Batterie, die beim Erstkontakt des Kontaktstückes mit dem Mittenkontakt der Fassung aufgeladen wird, elektrisch versorgt werden. Der dafür erforderliche Aufwand erscheint jedoch unverhältnismäßig hoch. Er wäre z. B. dann eher gerechtfertigt, wenn zum Verschwenken der Lampe in einer weiteren Achse noch ein weiterer Elektromotor eingebaut werden soll.
• Eine fünfte Teilgruppe von Ausführungsvarianten ist ein Teil der ersten Teilgruppe, weil als Schubeinrichtung ebenfalls auf dem Kontaktstück oder auf dem umgebenden Isolator ein beliebiges Außenprofil aufgebracht ist, das in einem durchlaufendes Hohlprofil im Kontaktträger der Länge nach verschiebbar ist.
• In einer ersten Untergruppe der Ausführungsvarianten der fünften Teilgruppe wird das Kontaktstück oder der es umgebende Isolator nach dem Verschieben im Montagezustand durch eine seitlich einrastende Feder oder einen in Ausnehmungen einschiebbaren Riegel oder eine Klemmschraube oder eine andere Blockiervorrichtung mechanisch fixiert. Zu beachten ist dabei, dass das Kontaktstück auf Bruchteile der Steigung von Lampengewinde und Fassungsgewinde genau justiert werden muss. Das kann sehr zeitaufwendig sein und unter Umständen sogar recht genaue Messinstrumente und fachlich dafür geeignete Nutzer oder entsprechendes Personal erfordern.
• Trotz ihrer bestechend einfachen Konstruktion wird diese Untergruppe der fünften Teilgruppe von Varianten deshalb in der Praxis voraussichtlich eher selten verwirklicht werden.
• Um die Mühen dieser Justage einzusparen schlägt die Erfindung vor, als Antrieb für die Schubeinrichtung eine Feder einzusetzen, die die Position des Kontaktstückes selbsttätig abgleicht. Diese Feder ist zwischen dem linear in Richtung der Mittelachse geführten Kontaktstück und einer Auflage im Kontaktträger angeordnet. Im Montagezustand schiebt die Feder das Kontaktstück soweit aus der Lampe heraus, dass es nur innerhalb der letzten Umdrehung der Lampe vor Erreichen des mechanischen Anschlages den Mittenkontakt der Fassung mit Sicherheit berührt.
• Die Beschränkung des Wirkungsbereiches der Feder auf die letzte Umdrehung vor dem Anschlag wird dadurch erreicht, dass am Außenprofil ein zumindest partiell umlaufender Absatz angebracht ist. Dieser Absatz ragt in eine Aussparung im Hohlprofil des Kontaktträgers hinein und kann sich darin hin und her bewegen. Die Bewegung wird dadurch begrenzt, dass der Absatz mit einer seiner beiden Auflageflächen jeweils eine dazu komplementäre Anschlagfläche in der Aussparung berühren kann. Der maximal mögliche Hub des Kontaktstückes entspricht dem Bewegungsraum des Absatzes innerhalb der Aussparung, der gleich oder nur geringfügig größer als die Steigung des Lampengewindes ist. Oder in anderen Worten: Der Abstand zwischen den beiden Anschlagflächen in der Aussparung ist die Summe aus der Steigung des Lampengewindes und der Materialstärke des Absatzes am Kontaktstück.
• Im nicht montierten Zustand der Lampe drückt die Feder die der Stirnseite der Lampe nähere Auflagefläche des Absatzes auf die dazu komplementäre Anschlagfläche in der Aussparung. Dadurch befindet sich das Kontaktstück in einer stabilen Position, in der es aus der Lampe herausragt und zwar um genau das Maß einer Gewindesteigung. Oder geringfügig mehr, jedenfalls deutlich weniger als um zwei Gewindesteigungen.
• Eine derartige erfindungsgemäße Lampe wird zunächst – wie schon bisher üblich – ohne großen Widerstand in die Fassung eingeschraubt. Wenn die letzte Umdrehung vor dem Anschlag erreicht ist, berührt das Kontaktstück wegen der darauf drückenden Feder den Mittenkontakt.
• Durch die Kraft der Feder werden nun die Gewindegänge der Lampe gegen die Gewindegänge der Lampenfassung gedrückt. Damit sie nicht zu stark aneinander reiben, muss die Lampe vor dem Weiterschrauben ganz geringfügig weiter in die Fassung gedrückt werden und zwar idealer Weise um die Hälfte des Spiels zwischen Lampengewinde und Fassungsgewinde. Da das Einschrauben ein weltweit sehr vielen Personen höchst vertrauter Vorgang ist, wird in den meisten Fällen dieses Spiel auch ohne eine weitere Anleitung intuitiv eingestellt werden.
• Die Lampe wird weiter in die Fassung hinein gedreht, bis der mechanische Anschlag erreicht ist. In diesem Zustand wird das Kontaktstück soweit in die Lampe hinein gedrückt, dass die innere Auflagefläche des Absatzes auf der Anschlagfläche der Aussparung im Kontaktstück aufschlägt.
• Nachdem der mechanische Anschlag erreicht ist, beginnt der Montagezustand der Lampe. Sie wird um einen Teil der letzten Umdrehung wieder soweit zurück gedreht, bis der Lichtkegel in die gewünschte Richtung weist. In dieser Position nimmt die montierende Person ihre Hand von der Lampe und der Montagezustand ist beendet. Dann wird die Kraft der Feder nicht mehr von der Hand kompensiert. Vielmehr wird das Kontaktstück mit der vollen Federkraft aus der Lampe heraus und auf den Mittenkontakt gedrückt. Dadurch wird auch das Lampengewinde in das Fassungsgewinde hinein gedrückt und verkeilt sich darin. Dadurch ist die Lampe auch in dieser Position stabilisiert.
• Entscheidend wichtig ist dabei, dass die Federkraft die Lampe auch dann in der Fassung ausreichend mechanisch stabilisiert, wenn ihre Endposition fast eine ganze Umdrehung vom mechanischen Anschlag entfernt ist. Deshalb sieht die Erfindung vor, dass die Feder mit einer Vorspannung eingebaut wird. Wenn beim Einschrauben die letzte Umdrehung vor dem Anschlag erreicht ist und die Auflagefläche am Absatz des Kontaktstückes von ihrer Anschlagfläche abhebt, so drückt die Feder bereits mit ihre Vorspannkraft auf das Kontaktstück.
• Ebenso wichtig ist aber auch, dass bei einer Endposition der Lampe am mechanischen Anschlag in einer Fassung die Kraft der Feder nicht so stark anwächst, dass sich die Lampe kaum mehr drehen lässt oder es gar zu mechanischen Schäden kommt.
• Um das zu vermeiden, sollte sich innerhalb der letzten Umdrehung vor dem Anschlag die Kraft der Feder gar nicht oder nur noch gering verändern. Da bekanntlich die Kraft einer Feder direkt proportional zur Veränderung des Federweges ist, folgt daraus, dass der Federweg der Feder erheblich länger als die Steigung des Lampengewindes sein sollte, je länger desto besser.
• Die Erfindung fordert deshalb, dass die Länge des Federweges der Feder mindestens das Dreifache der Steigung des Lampen- und Fassungsgewindes betragen sollte.
• Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
• 1: Schnitt durch einen Beleuchtungskörper mit einer erfindungsgemäßen Lampe mit gerichtetem Lichtkegel
• 2a bis 2c: Schnitte und perspektivische Ansicht eines polygonalen Isolators eines Kontaktstückes mit Sektoren an seiner Stirnseite zur stufenweise Verstellung
• 3: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lampe wie in 1 mit einem Hilfsgewinde im Isolator um den Kontaktstift herum.
• 4: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lampe wie in 3, jedoch mit einer Verlängerung des Isolators, die aus der Fassung herausragt.
• 5: Schnitt durch eine erfindungsgemäße Lampe wie in 3, jedoch mit einem schwenkbaren Kontakthebel als Träger des Kontaktstückes
• In 1 ist ein Beleuchtungskörper (1) im Schnitt dargestellt, dessen Aufbauprinzip hinlänglich bekannt und weit verbreitet ist. Deutlich wird, wie die Proportionen und die Abmessungen des Beleuchtungskörpers (1) an eine standardisierte Edison-Fassung (2) und die Form einer standardisierten Glühbirne angepasst sind:
  Der Beleuchtungskörper wird von einer Blechplatte getragen, die an eine Wand angedübelt ist und einen Haltewinkel trägt, in dessen Öffnung die Edison-Fassung (2) eingesetzt ist, wobei die Längsachse der Fassung (2) parallel zur Wand ausgerichtet ist. Von den Abmessungen der Fassung (2) entspricht nur das Fassungsgewinde (21) der – sehr weit verbreiteten und zumeist nach Edison benannten – Norm. Die übrigen Details der Fassung (2) sind von deren Hersteller nach eigenem Gutdünken gewählt worden. Deshalb ist der Querschnitt der Fassung (2) in 1 in starker Vereinfachung nur einstückig dargestellt. Es ist also nicht eingezeichnet, wie die Fassung (2) in die Öffnung des Haltewinkels eingeschraubt wird und auch nicht dargestellt, wie die Abdeckkappe über den elektrischen Anschlüssen abgenommen werden kann, um die beiden Kabel der elektrischen Versorgungsspannung mit dem Mittenkontakt (22) und dem Seitenkontakt (23) der Fassung (2) zu verbinden. Der Seitenkontakt (23) ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Teil des Fassungsgewindes (21) und stellt den elektrischen Kontakt zum Lampengewinde (31) her.
• In die Fassung (2) ist in 1 anstelle einer – millionenfach verbreiteten – Glühbirne eine erfindungsgemäße Lampe (3) eingeschraubt, deren Lampengewinde (31) und deren äußere Birnenform der Norm für die bisher üblichen Glühbirnen entsprechen. Durch die strichpunktierte Mittelachse (39) der Lampe (3) ist dargestellt, dass die Birnenform in den senkrecht zur Mittelachse (39) verlaufenden Schnittebenen rotationssymmetrisch ist. In jeder dieser Schnittebenen ist deshalb die Umhüllung der Birnenform ein Kreis.
• In 1 ist augenfällig, dass die Wölbung der transluzenten Abdeckung an der rechten Seite des Beleuchtungskörpers (1) an die Birnenform der Lampe (3) angepasst ist. Die Abdeckung ist so nahe an die Lampe (3) herangeführt, dass noch ein kühlender Luftstrom zwischen Abdeckung und Glühlampe durch den Beleuchtungskörper (1) hindurch fließen kann. In 1 ist sofort nachvollziehbar, dass eine größere Lampe (3) in den Beleuchtungskörper (1) nicht einsetzbar ist.
• In 1 ist als ein interessantes Merkmal der gezeigten Ausführungsform einer erfinderischen Lampe (3) eingezeichnet, dass ihr Licht nicht durch Glühkörper sondern durch zahlreiche LEDs (34) erzeugt wird.
• Ein wesentlicher Vorteil der LEDs (34) ist, dass sie erheblich weniger elektrischen Strom zur Erzeugung eines bestimmten Lichtstromes benötigen als die bisher üblichen Glühkörper in den bisher üblichen Glühbirnen. Vorteilhaft ist auch die erheblich längere Lebensdauer der LEDs.
• Nachteilig ist jedoch, dass auf aktuellem Stand der Technik für einen rundum abgestrahlten Lichtstrom von etwa 750 Lumen oder mehr die LEDs (34) nicht in der für solche Glühlampen bisher vorgegebenen Bauform untergebracht werden können, weil die erforderlichen Kühlkörper viel zu voluminös sind.
• Nachteiliger Weise ist deshalb auf aktuellem Stand der Technik das Bauvolumen von LED-Lampen mit einem rundum abgestrahlten Lichtstrom von mehr als etwa 750 Lumen soviel größer als bei üblichen Glühbirnen, dass diese LED-Lampen nicht im Beleuchtungskörper (1) Platz finden.
• 1 zeigt als ein grundsätzliches Merkmal einer erfinderischen Lampe (3) sehr augenfällig, dass deren Lichtstrom nicht gleichmäßig rundum abgestrahlt wird, sondern auf einen Lichtkegel konzentriert ist, der in die Vorzugsrichtung (32) strahlt. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Winkel des Lichtkegels auf etwa 30° beschränkt.
• Deshalb sind in dieser Ausführungsvariante alle Licht abstrahlenden LEDs (34) an den in die Vorzugsrichtung (32) weisenden Kanten der Träger (35) in der Lampe (3) angeordnet. Auf die Abstrahlung von Licht in andere Richtungen wird verzichtet. In 1 ist sehr gut nachvollziehbar, dass dank der weisen Beschränkung auf den Lichtkegel in Vorzugsrichtung (32) die gesamte Lichtleistung einer erfindungsgemäßen Lampe (3) deutlich geringer ist, als bei einer rundum abstrahlenden LED-Lampe.
• 1 zeigt sehr klar, dass die erfindungsgemäße Lampe (3) der Aufgabenstellung der Erfindung entsprechend kein Licht auf die Wand wirft, an der der Beleuchtungskörper (1) befestigt ist. Im Vergleich zu einer rundum abstrahlenden Lampe sinkt vorteilhafter Weise dadurch die in Summe als Wärme abzuführende Verlustenergie einer erfindungsgemäßen Lampe (3) im gleichen Maße ab, wie der Lichtkegel gegenüber einer Rundum-Strahlung reduziert ist, weshalb eine erfindungsgemäße Lampe nur für diese sehr viel geringere, thermische Verlustleistung Kühlkörper bereitstellen muss. Zur Abführung dieser prinzipiell schon geringeren Verlustleistung ist zusätzlich noch der zuvor bei normierter Birnenform von Lichtquellen genutzte Anteil der Außenfläche nutzbar.
• Im Ausführungsbeispiel der 1 ist die zur Wand weisende Hälfte der Außenfläche der Birnenform mit zapfenartigen Kühlkörpern besetzt, die die zur Kühlung wirksame Oberfläche weiter vergrößern. Für den – in 1 nicht gezeigten – Fall, dass zur optischen Gestaltung zusätzlich auch Licht in eine von der Vorzugsrichtung (32) abweichende Richtung ausgestrahlt werden soll, ist es natürlich möglich, anstelle einiger Kühlungszapfen weitere LEDs (34) anzuordnen. Damit können zusätzlich zum Lichtkegel in der Vorzugsrichtung lichtgestalterische Effekte ermöglicht werden. Deren Lichtstrom kann jedoch erheblich niedriger sein als bei den in Vorzugsrichtung (32) strahlenden LEDs, so dass sich die gesamte Verlustleistung nur wenig vergrößert.
• In 1 ist gut nachvollziehbar, dass eine erfindungsgemäße Lampe (3) nicht bis zu einem beliebigen Drehwinkel in die Fassung (2) hinein geschraubt werden kann, sondern nur soweit, bis ihr Lichtkegel in die Vorzugsrichtung (32) ausgerichtet ist.
• In diesem – in 1 nicht gezeichneten – Zustand der Lampe (3) hat ihr Kontaktstück (4) in der Mitte ihrer Stirnseite (33) noch einen Abstand vom Mittenkontakt (22) am Boden der Fassung (2) – anders als bei dem in 1 dargestellten, dauerhaften Betriebszustand.
• Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist als Schubeinrichtung ein Gewinde mit dem Kontaktstück (4) verbunden. Im gezeichneten Zustand ist das Kontaktstück (4) durch Verdrehen im Gewinde schon soweit aus der Lampe (3) heraus geschoben, dass es in der durch den Beleuchtungskörper (1) vorgegeben Ausrichtung des Lichtkegels (32) und der daraus resultierenden Winkelstellung der Lampe (3) in der Fassung (2) fest auf den Mittenkontakt (22) aufgedrückt ist und dadurch die Lampe (3) ihren mechanischen Anschlag erreicht hat.
• In 1 und ebenso in den 3 und 4 ist augenfällig dargestellt, welch relativ großes Spiel ein normgerechtes Lampengewinde (31) in einem normgerechten Fassungsgewinde (21) haben kann. In den 1, 3 und 4 ist deshalb gut nachvollziehbar, dass für einen belastbaren mechanischen Sitz der Lampe (3) in der Fassung (2) das Kontaktstück (4) mit einer Mindestkraft auf den Mittenkontakt (22) am Boden der Fassung (2) aufgedrückt werden muss.
• Weil das Kontaktstück (4) nicht mehr – wie noch bei rundum strahlenden Lampen – zusammen mit der ganzen Lampe (3) in diese Position gebracht werden kann, ist es die wesentliche Idee der Erfindung, das Kontaktstück (4) alleine soweit aus der Lampe (3) heraus zu bewegen, dass es – in der erforderlichen Winkelstellung der Lampe (3) in der Fassung (2) – mit der nötigen Kraft auf den Mittenkontakt (22) in der Fassung (2) aufgedrückt wird. Dafür werden in den 2 bis 4 drei verschiedene Mechaniken gezeigt.
• In den 2a bis 2c wird eine Ausführungsform einer Schubeinrichtung dargestellt, bei der auf den Isolator (42), der das Kontaktstück (4) umgibt, ein achteckiges Außenprofil (45) aufgeformt ist, das in acht verschiedenen Stellungen mit jeweils einer anderen Einstecktiefe in die Lampe (3) eingesteckt werden kann.
• 2a zeigt von einer erfindungsgemäßen Lampe (3) das Lampengewinde (31) im Querschnitt, das hier aus einem Blechrohr besteht, in das die Gewindegänge eingepresst sind. Die zur Fassung (2) hin weisende Stirnseite (33) dieses Lampengewindes (31) ist durch den Kontaktträger (36) verschlossen, der sinnvoller Weise aus elektrisch isolierendem Material besteht. Die Mitte des Kontaktträgers (36) wird von einer Öffnung in Form eines Hohlprofils (37) durchbrochen, das entlang der Mittelachse (39) des Lampengewindes (31) verläuft und das komplementär zum Außenprofil (45) des Isolators (42) ist.
• 2b zeigt einen Querschnitt durch das Lampengewinde (31) in Höhe der Pfeile A-A in 2a. Augenfällig ist, dass in diesem Ausführungsbeispiel das Hohlprofil (37) ein gleichmäßiges Achteck ist. In dieses Achteck ragt die dreieckige Gegenfläche (30) hinein und überdeckt einen der acht Sektoren (44) auf der Stirnseite des Kontaktstückes (4).
• In 2c ist im Schrägbild der Teil des Kontaktträgers (36) gezeichnet, der vom Hohlprofil (37) durchbrochen ist.
• In allen drei 2a bis 2c ist sichtbar, dass in das Hohlprofil (37) das Außenprofil (45) auf dem Isolator (42) eingesteckt ist. In 2a wird erkennbar, dass der Isolator das Kontaktstück (4) umschließt, das nach unten – zur hier nicht gezeichneten Fassung (2) hin – aus dem Isolator (42) herausragt. In der Mitte des Isolators (42) verläuft eine Bohrung, durch welche gemäß 2a ein Kabel hindurch verläuft, mit dem das Kontaktstück (4) mit der Elektronik zur Ansteuerung der LEDs (34) im oberen Teil der Lampe (3) verbunden wird.
• Besonders in 2c ist das Außenprofil (45) des Isolators (42) als eine gleichmäßige achteckige Säule erkennbar, die komplementär zum Hohlprofil (37) geformt ist. Dadurch kann der Isolator (42) in jeder der acht möglichen, verschiedenen Winkelstellungen in das Hohlprofil (37) eingesteckt werden.
• Die 2b und 2c zeigen, wie die Stirnseite des Isolators (42) in acht, etwa dreieckige Sektoren (44) aufgeteilt ist. In 2a und besonders in 2c wird gut sichtbar, dass sich alle Sektoren (44) gegenüber der Mittelachse (39) der Lampe auf verschiedenen Höhen befinden. Die nach oben weisende Stirnseite des Isolators (42) ähnelt also den Stufen einer Wendeltreppe, was in 2c am besten nachvollziehbar ist.
• Die 2a bis 2c zeigen, dass das Hohlprofil (37) nicht gleichmäßig durch den Kontaktträger (36) hindurch verläuft, sondern im Bereich eines einzigen Sektors (44) durch die Gegenfläche (30) unterbrochen ist, die wie eine Nase in das ansonsten gleichmäßigen Hohlprofil (37) hinein ragt. Diese nasenartige Gegenfläche (30) bildet das Widerlager für einen der acht Sektoren (44) des Isolators (42).
• An den 2a und 2c ist das Verfahren zur mechanischen Fixierung einer erfindungsgemäßen Lampe (3) mit polygonalem Isolator (42) gut nachvollziehbar. Vor dem ersten Einschrauben der Lampe (3) muss der Isolator (42) soweit wie möglich in den Kontaktträger (36) hinein gesenkt werden. Dazu muss er erst einmal aus dem Hohlprofil (37) soweit herausgezogen werden, dass er sich verschwenken lässt und dann in derjenigen Winkelstellung wieder in das Hohlprofil (37) hinein gesteckt werden, in der die nasenartige Gegenfläche (30) auf dem „niedrigsten” Sektor (44) aufliegt.
• Dann wird die Lampe (3) bis zu ihrem mechanischen Anschlag in die Fassung (2) hinein gedreht. Anschließend wird sie wieder soweit zurück gedreht, bis die Richtung der Lichtstrahlen der LEDs (34) in die Vorzugsrichtung (32) weist. Der Nutzer muss sich jetzt merken, wie weit er die Lampe wieder zurück drehen musste, also z. B. um 135°.
• Dann muss die Lampe (3) wieder aus der Fassung (2) heraus geschraubt werden, damit das Kontaktstück (4) und der es umgebende Isolator (42) zugänglich sind. Jetzt beginnt der Montagezustand dieser Ausführungsform: Der Isolator (42) muss aus dem Kontaktträger (36) heraus gezogen werden und um 135° oder um 3/8 Umdrehungen verschwenkt wieder eingeschoben werden. Das Kontaktstück (4) ragt dann um 3/8 der Gewindesteigung weiter aus dem Lampengewinde (31) heraus. Damit ist der Montagezustand beendet, in dem das Kontaktstück (4) in diejenige Position bewegt wird, in der in Bezug auf eine bestimmte Fassung (2) in einem bestimmten Beleuchtungskörper (1) die Vorzugsrichtung (32) der Lichtstrahlen der Lampe (3) auch in die für diesen Beleuchtungskörper (1) erforderliche oder erwünschte Richtung weist.
• In allen weiteren Betriebszuständen soll das Kontaktstück (4) zusammen mit seinem Isolator (42) in der Position, die in den 2a bis 2c dargestellt ist, stabil verharren. Unter anderem darf es während des Hantierens der Glühlampe (3) nicht aus dem Hohlprofil (36) herausfallen, was z. B. durch eine enge Passung zwischen dem Außenprofil (45) und dem Hohlprofil (37) erreicht werden kann, die auch in den 2a bis 2c angedeutet ist.
• Alternativ – und nicht in den 2a bis 2c dargestellt – kann auch eine Rastnase, ein federnder Haltestift, eine Klemmschraube oder irgendeine andere mechanische Blockierung vorgesehen werden.
• Nach der Justage des Isolators (42) wird die Lampe (3) wieder in die Fassung (2) hineingeschraubt und zwar wieder bis zu ihrem mechanischen Anschlag. Dank des nunmehr weiter aus dem Lampengewinde (31) herausragenden Kontaktstückes (4) wird der mechanische Anschlag jedoch schon um drei Achtel Umdrehungen früher erreicht als beim ersten Einschrauben. In dieser Position weisen die Lichtstrahlen der LEDs (34) in die Vorzugsrichtung (32).
• Die 2c verdeutlicht, dass sich im Vergleich zu einer rundum abstrahlenden LED-Lampe der Mehraufwand für die Längsverstellbarkeit des Kontaktstiftes (4) auf den Isolator (42) und dessen Formgebung zusammen mit der komplementären Gegenfläche (30) beschränkt. Der Materialaufwand erhöht sich nicht. Die Mehrkosten für die Form und die Logistik dieses weiteren Bauteils sinken bei hohen Stückzahlen auf einen marginalen Anteil an jeder erfindungsgemäßen Lampe (3) ab.
• In 3 ist als Ausschnitt aus 1 die Variante einer Schubeinrichtung des Kontaktstückes (4) mit einem Hilfsgewinde (41) gezeichnet. Dieses Hilfsgewinde (41) ist in den Isolator (42) eingeformt, der das Kontaktstück (4) umgibt. Das Hilfsgewinde (41) greift in ein dazu komplementäres Innengewinde (38) im Kontaktträger (36) ein. Durch Verdrehen des Isolators (42) gegenüber dem Kontaktträger (36) wird das Kontaktstück (4) in seiner Längsrichtung bewegt.
• An das Kontaktstück (4) ist ein Kabel angeheftet, dass den elektrischen Kontakt zu den LEDs (34) und deren elektronischem Vorschaltgerät herstellt.
• Um den Isolator (42) verdrehen zu können, ist er in der Ausführungsvariante von 3 mit einem Außensechskant (43) versehen, der senkrecht zur Mittelachse (39) ausgerichtet ist. Im Schnitt der 3 sind von dem Außensechskant (43) nur zwei einander gegenüberliegende, parallele Flächen zu erkennen. Diese Flächen sind als Auflage für einen Gabelschlüssel geeignet, durch den ein Drehmoment auf den Isolator (42) übertragen werden kann.
• In 3 ist leicht erkennbar, dass die Steigung des Hilfsgewindes (41) und des Innengewindes (38) frei wählbar ist. Die Erfindung bevorzugt jedoch, dass sie der Steigung des Lampengewindes (31) gleicht oder halb so groß ist oder ein Viertel davon beträgt, damit das folgende Verfahren zum Ausrichten der Lampe (3) möglichst einfach ist. Dieses Verfahren kann in 3 gut nachvollzogen werden:
  Vor dem ersten Einschrauben der Lampe (3) muss der Isolator (42) wenigstens soweit in den Kontaktträger (36) hinein gedreht werden, dass er einen festen Sitz hat. Vorzugsweise sollte er soweit hineingeschraubt werden, dass der Kontaktstift (4) nur noch soweit aus der Stirnseite (33) herausragt, wie es für eine sichere Kontaktierung erforderlich ist.
• Dann wird die Lampe (3) bis zu ihrem mechanischen Anschlag in die Fassung (2) hinein gedreht. Anschließend wird sie soweit wieder zurück gedreht, bis die Richtung der Lichtstrahlen der LEDs (34) in die Vorzugsrichtung (32) weist. Der Nutzer muss sich jetzt merken, wie weit er die Lampe wieder zurück drehen musste, also z. B. um 135°. Dann muss die Lampe (3) wieder aus der Fassung (2) heraus geschraubt werden, damit Isolator (42) zugänglich ist, der das Kontaktstück (4) umgibt. Jetzt beginnt der Montagezustand. Dabei wird auf den Außensechskant (43) am Isolator (42) ein Gabelschlüssel oder ein anderes passendes Werkzeug aufgesetzt und damit der Isolator (42) soweit gegenüber dem Kontaktträger (36) verschwenkt, bis das Kontaktstück (4) um so viel weiter aus der Stirnseite (33) herausragt, dass es den durch Verschwenken der Lampe (3) um 135° entstandenen Abstand zum Mittelkontakt (22) wieder überbrückt.
• Wenn die Steigung des Hilfsgewindes (41) der Steigung des Lampengewindes (31) gleicht, dann muss auch der Isolator (42) um 135° verschwenkt werden. Wenn die Steigung des Hilfsgewindes (41) nur halb so groß wie die Steigung des Lampengewindes (31) ist, muss der Isolator um das Doppelte verschwenkt werden, also um 2 × 135° = 270°. Wenn die Steigung des Hilfsgewindes (41) nur ein Viertel der Steigung des Lampengewindes (31) beträgt, so muss der Isolator (42) um 4 × 135° = 540°, also um mehr als eine Umdrehung verschwenkt werden. In jeder diese Ausführungsvarianten ragt das Kontaktstück (4) nach dem Justieren weiter aus dem Lampengewinde (31) heraus als vor dem ersten Einschrauben. Damit ist der im Hauptanspruch genannte Montagezustand abgeschlossen.
• Dann wird die Lampe (3) ein zweites Mal in die Fassung (2) hineingeschraubt und zwar wieder bis zu ihrem mechanischen Anschlag. Dank des nunmehr weiter aus dem Lampengewinde (31) herausragenden Kontaktstückes (4) wird der mechanische Anschlag jedoch schon um 135° früher erreicht als beim ersten Einschrauben. In dieser Position weisen die Lichtstrahlen der LEDs (34) in die Vorzugsrichtung (32).
• In (3) ist keine zusätzliche, mechanische Einrichtung dargestellt, mit der der Isolator (42) nach dem Justieren gegen ein nochmaliges Verdrehen beim zweiten Einschrauben gesichert wird. Wenn das Hilfsgewinde (41), das Innengewinde (38) und deren Materialen so ausgelegt sind, dass das Drehmoment zu ihrem Verdrehen gegeneinander deutlich höher ist, als das Drehmoment, das sich beim zweiten Einschrauben der Lampe (3) in die Fassung (2) zwischen dem Kontaktstück (4) und dem Mittenkontakt (22) ausbildet, so sind Hilfsgewinde (41) und Innengewinde (38) selbsthemmend und es bedarf keiner weiteren Blockiereinrichtung.
• Anhand der (3) ist gut vorstellbar, dass auf den Außensechskant (43) auch wenigstens ein Hebel oder ein Rändelrand aufsetzbar oder anformbar ist, mit dem der Isolator ohne zusätzliche Werkzeuge verschwenkt werden kann.
• Ein Vorzug der Ausführungsform mit einem Hilfsgewinde (41) und dessen Verstellung von der Stirnseite (33) der Lampe (3) her gemäß 3 ist, dass im Vergleich zu einer rundum leuchtenden LED-Lampe kein zusätzliches Material erforderlich ist, sondern nur der Isolator (42) und der Kontaktträger (36) in eine entsprechende Form zu bringen sind.
• Eine Einschränkung ist, dass für Justage und mechanische Befestigung die Lampe (3) zweimal in die Fassung (2) eingeschraubt werden muss. Das vermeidet die Ausführung gemäß (4).
• In 3 sind im oberen, birnenförmigen Teil der Lampe (3) mehrere plattenförmige Träger (35, 351 bis 354) eingezeichnet. Die Großflächen dieser plattenförmigen Träger (351 bis 354) sind parallel zur Vorzugsrichtung (32) der Lichtstrahlen der Lampe (3) ausgerichtet. In der Nähe der in Vorzugsrichtung (32) weisenden Kanten der Träger (35) sind mehrere LEDs (34) angeordnet und strahlen jeweils ihr Licht in Vorzugsrichtung (32) ab. Die linken Hälften aller Träger (35) sind als Kühlkörper ausgebildet, die jeweils bis an die genormte, birnenförmige Umhüllungsfläche von bekannten Glühbirnen heran reichen.
• Aus 3 ist nicht direkt ersichtlich, dass die vier Stück sichtbaren Träger (351 bis 354) jeweils parallel und zueinander beabstandet angeordnet sind. Der größte Träger (351) hat einen birnenförmigen Umriss. Dieser Umriss markiert den um die Mittelachse (39) des Lampengewindes (3) rotationssymmetrischen, birnenförmigen Raum, aus dessen Umhüllungsfläche sich die Umrisse der anderen Träger (352 bis 354) ergeben: Der – dem Betrachter der 4 nächstgelegene und am weitesten von dem größten, birnenförmigen Träger (351) entfernte – kleinste Träger (354) bekommt einen kreisförmigen Umriss. Der nächste, vom Betrachter aus gesehen unterhalb des kleinsten Trägers (354) angeordnete Träger (353) ist eiförmig. Darauf folgt dann ein dritter, bereits birnenförmiger Träger (352), der bis in das Lampengewinde (31) hinein ragt und dort auch befestigt werden kann.
• In 4 ist eine Ausführung gezeichnet, die der in 3 gezeigten Variante in soweit gleicht, als dass auch hier als Schubeinrichtung für das Kontaktstück der Isolator (42) mit einem Hilfsgewinde (41) gegenüber dem Innengewinde (38) im Kontaktträger (36) verdrehbar ist. Der wesentliche Unterschied ist, dass der Isolator (42) durch eine Verlängerungsstange (46) soweit verlängert ist, dass er über das Lampengewinde (31) und – nach dem Einschrauben der Lampe (3) in die Fassung (2) – auch über den Rand der Fassung (2) hinausragt. Am Kopf der Verlängerungsstange (46) ist in der Variante gemäß 4 ein Außensechskant (43) angeformt, auf den z. B. ein Gabelschlüssel zur Verschwenkung aufgesetzt werden kann.
• Anstelle des Gabelschlüssels kann ein Hebel oder ein Rändelrad aufgesetzt oder dauerhaft fest angeformt werden. Für alle Ausführungen ist wesentlich, dass der Gabelschlüssel oder der Hebel oder das Rändelrad durch einen horizontalen Schlitz an der in Vorzugsrichtung (32) weisenden Seite der Lampe (3) zugänglich sind. Dazu ist in der Ausführungsform gemäß (4) oberhalb des Lampengewindes (31) eine Brücke (311) eingebaut. Im Schnittbild der 4 ist die Großfläche der Brücke (311) senkrecht zur Bildebene ausgerichtet, weshalb die Brücke (311) nur im Schnitt als ein sehr schmales, horizontales Rechteck sichtbar ist. In dessen Mitte ist eine Öffnung vorgesehen, in die das Kopfstück der Verlängerungsstange (46) hineinragt und sich darin abstützt.
• Die Brücke (311) stützt sich nach unten hin durch zwei Pfeiler auf dem Lampengewinde (31) ab. Von diesen beiden Pfeilern ist im Schnittbild der 4 nur einer hinter dem Außensechskant (43) sichtbar. Auf der Oberseite der Brücke (311) sind die drei Träger (351, 352 und 354) befestigt, an denen die LEDs (34) montiert sind.
• Die Verlängerungsstange (46) gemäß der Ausführungsvariante der 4 ist im Inneren hohl und bietet dort Platz für ein Kabel, das den elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktstück (4) und dem Vorschaltgerät für die LEDs (34) herstellt.
• In einer alternativen Ausführungsform kann die Verlängerungsstange (46) aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen, das direkt mit dem Kontaktstück (4) verbunden ist.
• In 4 sind im oberen, angenähert birnenförmigen Teil der Lampe (3) mehrere plattenförmige Träger (35) eingezeichnet, die nur von ihrer Stirnkante her sichtbar sind, weil die Großflächen aller Träger (35) senkrecht zur Vorzugsrichtung (32) der Lichtstrahlen der Lampe (3) ausgerichtet sind. Auf den in Vorzugsrichtung (32) weisenden Flächen aller Träger (35) sind mehrere LEDs (34) angeordnet und strahlen ihr Licht jeweils in Vorzugsrichtung (32) ab. Auf den rückseitigen Flächen aller Träger (35) sind Kühlkörper angeordnet, die jeweils bis an die genormte und um die Mittelachse (39) rotationssymmetrische, birnenförmige Umhüllungsfläche von bekannten Glühbirnen heran reichen. Diese birnenförmige Umhüllungsfläche ist in der Zeichenfläche der 4 durch eine gepunktete Linie markiert.
• Aus 4 ist sofort ersichtlich, dass die drei Stück sichtbaren Träger (351, 352 und 354) jeweils parallel und zueinander beabstandet angeordnet sind. Nicht sichtbar, aber nachvollziehbar ist, dass nur der kleinste, ganz rechts angeordnete Träger (354) eine durchgehende Großfläche aufweist. Diese Fläche ist – analog zum kleinsten Träger (354) in 3 – kreisförmig. Auf der nach links weisenden Großfläche dieses kleinsten Trägers (354) sind als Kühlkörper relativ sehr lange Kegel angeordnet, die sich durch Öffnungen in den angrenzenden Trägern (351 und 352) hindurch bis zum linken Rand des birnenförmigen Raumes erstrecken.
• Die – in 4 nicht sichtbare – Großfläche des mittleren Trägers (352) hat – analog zu dem mittleren Träger (353) in 3 – einen eiförmigen Umriss. In ihrer Mitte ist diese Fläche von einer kreisförmigen Öffnung durchbrochen, durch welche die Kühlkegel des kleinsten Trägers (354) hindurch ragen. Dadurch wird die Fläche des mittleren Trägers (352) in etwa ringförmig. Auf der entgegen der Vorzugsrichtung (32) weisenden Großfläche des mittleren Trägers (352) sind Kühl-Kegel aufgesetzt, die durch eine Öffnung im größten Träger (351) hindurch ragen. Die Form des mittleren Trägers (352) mit seinen Kühlkegeln ähnelt einer mittelalterlichen Königskrone.
• Der größte Träger (351) weist in seiner Mitte die zuvor schon erwähnte Öffnung auf, durch die die Kühlkegel des mittleren Trägers (352) und die Kühlkegel des kleinsten Trägers (354) hindurch ragen. Der größte Träger (351) hat einen birnenförmigen Umriss entsprechend der gepunkteten Linie in 4. Die Form des größten Trägers (351) ähnelt insgesamt einem Tennisschläger.
• Beim Vergleich der 3 und 4 wird deutlich, dass die beiden gezeigten Ausführungen der Träger (35) – abweichend von den Figuren – in Bezug auf die Varianten der Schubeinrichtung des Kontaktstücks (4) auch mit den jeweils in der anderen Figur gezeigten Konstruktionen kombiniert werden können.
• In 5 ist eine Ausführungsform einer erfinderischen Lampe mit einer Lichtquelle ähnlich der 3 gezeichnet. Abweichend davon ist der Schubantrieb ein sog. Kontakthebel (47), auf dem das Kontaktstück (4) befestigt ist, hier mit einem Schwalbenschwanz. Wenn der Kontakthebel (47) verschwenkt wird, bringt er dadurch das Kontaktstück (4) näher an den Mittenkontakt (22) heran zu oder bewegt es weiter davon weg.
• Im Unterschied zu allen zuvor beschriebenen Varianten wird hier das Kontaktstück (4) nicht linear bewegt, sondern auf einem Kreisbogensegment. Weil diese Bewegung auch eine Komponente hat, die senkrecht zum Mittenkontakt ausgerichtet ist, wird ebenfalls der gewünschte Effekt erzielt. Sinnvoller Weise ist die Oberfläche des Kontaktstückes (4) dann ein Zylindersegment oder ein Kugelsegment, dessen Mittelpunkt die Schwenkachse des ersten Scharniers (491) ist.
• Die Ausführungsvariante von 5 zeigt als Scharniere (491, 492) sog. Filmscharniere, wie sie z. B. von den Deckeln von Kunststoffbehältern bekannt sind. Der Kunststoff ist so elastisch, dass er im Bereich der sehr dünnen Filmscharniere (491, 492) elastisch hin- und her bewegbar ist. Andererseits ist das Material jedoch so steif, dass es sich im Bereich des Kontakthebels (47) und der Druckstange (48) nicht nennenswert verformt. Ebenso ist der nicht näher bezeichnete Block zur Befestigung der – in 1 linken – Seite des Kontakthebels (47) als praktisch steif einzustufen. Er ist in eine Nute des Kontaktträgers (36) eingesteckt.
• An der rechten Seite des Kontakthebels (47) ist mit dem zweiten Scharnier (492) die Druckstange (48) beweglich angelenkt. In (5) ist gut nachvollziehbar, dass durch eine Bewegung der Druckstange (48) in ihrer Längsrichtung – in 1 also vertikal – der Kontakthebel (47) verschwenkt wird und damit auch das Kontaktstück (4) näher an den Mittenkontakt (22) heranrückt oder davon entfernt wird.
• Als eine mögliche Antriebsvariante für die Druckstange (48) ist in 5 ein Betätigungshebel (481) direkt angeformt. Er ragt aus der Lampe (3) nach außen heraus und kann so für eine werkzeugfreie und manuelle Betätigung einfach erreicht werden. Um die Druckstange (48) in ihrer erforderlichen Position zu halten, sind an ihrer rechten Längskante mehrere Rastschlitze (482) eingeformt. Einer dieser Rastschlitze (482) kann auf eine dazu komplementäre Rastnase (52) aufgesetzt werden, die in einer Öffnung des Zwischenbodens (5) ausgebildet ist, der an der oberen Seite des Lampengewindes (31) befestigt ist, hier durch Umbördeln des oberen Randes.
• Um die Druckstange (48) in ihrer Position auf der Rastnase (52) zu halten, wird sie mit einer Feder darauf gedrückt, die an der zur Rastnase gegenüberliegenden Öffnung des Zwischenbodens (5) angeformt ist. In 5 kann gut nachvollzogen werden, wie nach der Justage der Lampe (3) in die gewünschte Richtung des Lichtkegels im Montagezustand die Position des Kontaktstückes (4) gefunden und auch gleich anschließend stabilisiert wird: Zuerst wird ein Druck auf den Betätigungshebel (481) in dessen Längsrichtung ausgeübt. Dadurch wird die Druckstange (48) um ihre Schwenkachse im zweiten Scharnier (492) verschwenkt, woraufhin die Druckstange (48) die Feder am Zwischenboden (51) komprimiert und der zuvor auf die Rastnase (52) aufgeschobene Rastschlitz (482) sich davon löst, so dass die Druckstange (48) nunmehr auch in ihrer Längsrichtung bewegt werden kann. Durch die Kombination einer Druck- und Schubbewegung wird dann der Kontakthebel (47) soweit verschwenkt, dass das Kontaktstück (4) auf den Mittenkontakt (22) aufgedrückt wird.
• In 1 kann sehr gut nachempfunden werden, wie das Kontaktstück (4) direkt im Anschluss an seine Verschiebung im Montagezustand in der dabei ermittelten Position fixiert werden kann. Dazu muss der Betätigungshebel (481) nicht mehr in seiner Längsrichtung belastet werden, woraufhin die Druckstange (48) von der Feder in der Öffnung des Zwischenbodens (5) gegen die Rastnase (52) gedrückt wird und sich der nächste Rastschlitz (482) auf die Rastnase (52) schiebt und darauf verkeilt wird.
• 5 lässt erkennen, dass die Verstellung und Fixierung nur stufenweise möglich ist. Vorteilhafterweise ist der am Kontaktstück (4) tatsächlich wirksame Abstand der einzelnen Verstellstufen voneinander jedoch erheblich geringer als der Abstand der Rastschlitze (482) voneinander, da der wirksame Schwenkradius am Ende des Kontakthebels (47) beim zweiten Scharnier (492) etwa doppelt so groß ist wie der Schwenkradius des Kontaktstückes (4). In 5 wird dadurch auch verdeutlicht, dass die nötige Betätigungskraft an der Druckstange (48) nur halb so groß ist, wie am Kontaktstück (4).
• Die in 5 dargestellte Ausführungsvariante mit Filmscharnieren (491, 492) ermöglicht die einstückige Herstellung zusammen mit dem Kontakthebel (47) und der Druckstange (48) einschließlich der Rastschlitze (482) und des Betätigungshebels (481), wodurch auch die Montage sehr vereinfacht wird.
• Bezugszeichenliste

1

Beleuchtungskörper

2

Fassung

21

Fassungsgewinde der Fassung 2

22

Mittenkontakt der Fassung 2

23

Seitenkontakt der Fassung 2

3

Lampe, in Fassung 2 einschraubbar

30

Gegenfläche am Kontaktträger 36 zu den Sektoren 44

31

Lampengewinde der Lampe 3

311

Brücke auf Oberkante des Lampengewindes 31

32

Vorzugsrichtung, in welche die Lampe 3 mit erhöhter Lichtstärke strahlt

33

Stirnseite der Lampe 3

34

LED in Lampe 3

35

Träger für LEDs 34 in Lampe 3

351

größter Träger 35 einer Lampe 3

352

Träger 35, kleiner als Träger 351

353

Träger 35, kleiner als Träger 352

354

kleinster Träger 35 einer Lampe 3

36

Kontaktträger für Kontaktstück 4

37

Hohlprofil im Kontaktträger 36

38

Innengewinde, komplementär zum Hilfsgewinde 41

39

Mittelachse des Lampengewindes 31

4

Kontaktstück an der Stirnseite 33 der Lampe 3

41

Hilfsgewinde am Kontaktstück 4 oder am Isolator 42

42

Isolator, umgibt Kontaktstück 4

43

Außensechskant am Kontaktstück 4 oder am Isolator 42

44

Sektoren an Stirnfläche von Kontaktstück 4 oder Isolator 42

45

Außenprofil von Kontaktstückes 4 oder Isolator 42, komplementär zum Hohlprofil 37

46

Verlängerungsstange am Isolator 42 oder am Kontaktstück 4

47

Kontakthebel, mit Kontaktstück 4 verbunden

48

Druckstange, mit Kontakthebel 47 verbunden

481

Betätigungshebel an Druckstange 48

482

Rastschlitze an Druckstange 48

491

Erstes Scharnier, verbindet Kontaktträger 36 und Kontakthebel 47

492

Zweites Scharnier, verbindet Kontakthebel 47 und Druckstange 48

5

Zwischenboden mit Öffnung für Druckstange 48

51

Feder in Öffnung des Zwischenbodens 5

52

Rastnase in Öffnung des Zwischenbodens 5, komplementär zu Rastschlitzen 482

• 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
• US 213643 [0003]
• US 223898 [0003]
• US 251554 [0005, 0006]
• US 389280 [0006]
• US 3281620 [0011, 0012, 0017]
• EP 2339223 [0020]
• US 2005/0174769 [0020]
• DE 202008006326 U1 [0022]
• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• DIN 40400 [0038]
• IEC 60238 [0038]
• ANSI Standard C81.67 [0039]
• IEC Standard 60061-1 [0039]

Claims (20)

1. Beleuchtungskörper (1), – der vorrangig nur in eine bestimmte Richtung leuchtet und – der eine Fassung (2) mit einem Fassungsgewinde (21) trägt, in welches eine elektrische Lampe (3) mittels eines Lampengewindes (31) lösbar einschraubbar ist, wobei – die Lampe (3) mit ihrer höchsten Lichtstärke in eine Vorzugsrichtung (32) strahlt und – die Lampe (3) mechanisch nur von der Fassung (2) gehalten wird und – durch das Einschrauben – eine erste elektrische Verbindung zwischen dem Lampengewinde (31) und dem Fassungsgewinde (21) gebildet wird und – eine zweite elektrische Verbindung zwischen einem Kontaktstück (4) in der Mitte der in die Fassung (2) hinein ragenden Stirnseite (33) der Lampe (3) und einem Mittenkontakt (22) innerhalb des Fassungsgewindes (21) hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (4) mit einer Schubeinrichtung – in einem Montagezustand in Richtung der Mittelachse (39) des Lampengewindes (31) bewegbar ist und – in allen anderen Zuständen in seiner Position stabilisierbar ist.
2. Beleuchtungskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schubeinrichtung des Kontaktstückes (4) im Montagezustand der Lampe (3) – von der Stirnseite (33) her oder – von der Außenfläche der Lampe (3) außerhalb des Lampengewindes (31) her zugänglich ist.
3. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lampe (3) wenigstens eine Licht emittierende Diode – eine LED (34) – aufweist, die auf einem Träger (35), wie z. B. einer Platine und/oder einem Kühlkörper befestigt werden kann.
4. Beleuchtungskörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (35) mehrere, zueinander parallele Platten sind, – die an die Umhüllungsfläche eines genormten birnenförmigen oder ellipsoiden oder kerzenflammenförmigen Raumes nahe heran reichen oder sie berühren und – auf deren in Vorzugsrichtung (32) weisenden Flächen oder in der Nähe der Kanten dieser Flächen mehrere LEDs (34) angeordnet sind und – die LED-freien Flächen als Kühlkörper ausgebildet sind.
5. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fassungsgewinde (21) und das Lampengewinde (31) – ein Gewinde gemäß DIN 40400 oder IEC 60238 bilden und – gemäß einer dieser Normen die Abmessungen E5,5 oder E10 oder E11 oder E12 oder E14 oder E16 oder E17 oder E18 oder E26 oder E27 oder E33 oder E40 aufweisen.
6. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schubeinrichtung auf das Kontaktstück (4) oder auf einen Isolator (42), der das Kontaktstück (4) umgibt, ein in Richtung der Mittelachse (39) verlaufendes Außenprofil (45) aufgeformt ist, das zumindest teilweise komplementär zu einem Hohlprofil (37) ist, das in einen Kontaktträger (36) eingeformt ist, – der die Stirnseite (33) bildet, indem er das Lampengewinde (31) an seiner zur Fassung (2) weisenden Seite abschließt und – der in seiner Mitte das Kontaktstück (4) trägt.
7. Beleuchtungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – das Außenprofil (45) des Kontaktstücks (4) oder des es umgebenden Isolators (42) ein regelmäßiges Polygon ist und – das Kontaktstück (4) oder der Isolator (42) in soviel verschiedenen Winkelstellungen in das Hohlprofil (37) einsteckbar ist, wie Kanten am Polygon vorhanden sind und – die Stirnseite des Kontaktstückes (4) oder des Isolators (42) oder des Hohlprofils (37) wie die Stufen einer Wendeltreppe in aneinandergrenzende, bevorzugt etwa dreieckige Sektoren (44) aufgeteilt ist, wobei – die Flächen der Sektoren (44) – etwa senkrecht zur Längsachse des Kontaktstückes (4) ausgerichtet sind und – zumindest in ihrer Verlängerung diese Längsachse an verschiedenen, voneinander beabstandeten Punkten berühren und – die Summe der Abstände aller Sektoren (44) der Steigung des Lampengewindes (31) entspricht und – an der gegenüberliegenden Stirnseite des Hohlprofils (37) oder des Kontaktstückes (4) oder des Isolators (42) eine Gegenfläche (35) angeformt ist, – die zu jedem einzelnen der gegenüberliegenden Sektoren (44) komplementär geformt ist und – die auf einen dieser Sektoren (44) aufsetzbar ist.
8. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schubeinrichtung die Außenfläche des Kontaktstücks (4) oder des Isolators (42) teilweise mit einem Hilfsgewinde (41) versehen ist, welches in ein komplementäres Innengewinde (38) eingreift, das in dem Kontaktträger (36) angeordnet ist.
9. Beleuchtungskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsgewinde (41) die gleiche Steigung oder die halbe Steigung oder ein Viertel der Steigung des Fassungsgewindes (21) aufweist.
10. Beleuchtungskörper nach wenigstens einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stabilisierung der Position des Kontaktstückes (4) – das Innengewinde (38) eine auf die Seitenfläche des Hilfsgewindes (41) wirkende Maden- oder Klemmschraube aufweist oder – auf das Hilfsgewinde (41) eine Kontermutter aufgeschraubt ist oder – zwischen Innengewinde (38) und Hilfsgewinde (41) ein elastischer und bremsender Kunststoffring oder eine in Ausnehmungen einrastende Feder eingebracht ist oder – Innengewinde (38) und Hilfsgewinde (41) selbsthemmend dimensioniert sind.
11. Beleuchtungskörper nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kontaktstück (4) nur über die in die Fassung (2) hinein ragende Stirnseite (33) der Lampe (3) herausragt und/oder – das Kontaktstück (4) oder der es umgebende Isolator (42) auch über das von der Stirnseite (33) entfernte Ende des Lampengewindes (31) herausragt und in die freie Mantelfläche des Kontaktstückes (4) oder des es umgebenden Isolators (42) – ein Außensechskant (43) oder – zwei zueinander parallele Ebenen oder – wenigstens eine radiale Bohrung oder – eine Rändelung oder – mehrere Griffkerben oder – eine andere Form eingebracht ist, die für einen manuellen Eingriff oder für den Eingriff eines Werkzeuges passend ist.
12. Beleuchtungskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (4) in seiner zum Mittenkontakt (22) weisenden Fläche einen Schlitz oder einen Kreuzschlitz oder einen Stern oder einen Innen-Sechskant oder einen Innen-Sechsrund oder einen Innenvielzahn oder einen Innen-Vierkant oder einen Innen-Dreikant oder eine andere Vertiefung zum Einbringen eines Schraubendrehers aufweist.
13. Beleuchtungskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (4) oder der es umgebende Isolator (42) – über das von der Stirnseite (33) entfernte Ende des Lampengewindes (31) herausragt und – an seinem freien Ende ein Zahnrad trägt, in das ein Schneckenrad eingreift, dass auf einer Hilfswelle innerhalb der Lampe (3) gelagert ist und – die Position des Kontaktstücks (4) durch Verdrehen der Hilfswelle veränderbar ist.
14. Beleuchtungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (4) oder der es umgebende Isolator (42) – über das von der Stirnseite (33) entfernte Ende des Lampengewindes (31) herausragt und – an seinem freien Ende ein Antrieb angesetzt ist, durch den das Kontaktstück (4) in Längsrichtung verschiebbar und fixierbar ist.
15. Beleuchtungskörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Keil oder ein Kegel ist, – der auf das freie Ende des Kontaktstückes (4) oder des es umgebenden Isolators (42) gepresst wird und – der in einer von der Längsrichtung des Kontaktstückes (4) abweichenden Richtung verschiebbar ist, z. B. durch eine Stellschraube.
16. Beleuchtungskörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein Nocken ist, – der auf das freie Ende des Kontaktstückes (4) oder des es umgebenden Isolators (42) gepresst wird und – der um eine von der Längsrichtung des Kontaktstückes (4) abweichende Richtung verschwenkbar ist, z. B. durch einen Hebel an einer Hilfswelle, welche den Nocken trägt.
17. Beleuchtungskörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Antrieb am Kontaktstück (4) oder am Isolator (42) wenigstens ein länglicher Hebel befestigt ist, – dessen Längsrichtung von der Längsrichtung des Kontaktstückes (4) abweicht und – das freie Ende des Hebels durch einen Schlitz im Gehäuse der Lampe (3) nach außen ragt und – der Schlitz gegenüber der Längsachse des Kontaktstückes (4) geneigt ist und durch Verschieben des freien Hebelendes in dem geneigten Schlitz das Kupplungsstück (4) in seiner Längsrichtung bewegt werden kann.
18. Beleuchtungskörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (4) an einen länglichen Kontakthebel (47) angeformt oder damit verbunden ist, wobei der Kontakthebel (47) – mit einem ersten Scharnier (491) an seinem ersten Ende in der Nähe des Kontaktstückes (4) am Kontaktträger (36) angelenkt ist und – mit einer zweiten Scharnier (492) an seinem zweiten Ende an einer Druckstange (48) angelenkt ist, – die über das von der Stirnseite (33) entfernte Ende des Lampengewindes (31) herausragt und – die entweder direkt oder – über eine Stellschraube oder – über einen der in den Ansprüchen 15 bis 17 genannten Antriebe in Längsrichtung bewegt werden kann.
19. Beleuchtungskörper nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Scharniere (491, 492) ein Filmscharnier ist.
20. Beleuchtungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass – am Außenprofil (45) ein zumindest partiell umlaufender Absatz an gebracht ist, – der in eine Aussparung im Hohlprofil (37) des Kontaktträgers (36) hineinragt und – der mit seinen beiden Auflageflächen bei einer Längsbewegung des Kontaktstückes (4) jeweils eine dazu komplementäre Anschlagfläche in der Aussparung berühren kann und – eine Feder (5) die der Stirnseite (33) nähere Auflagefläche des Absatzes auf die dazu komplementäre Anschlagfläche in der Aussparung drückt, – wobei der maximal mögliche Hub des Kontaktstückes durch den Bewegungsraum des Absatzes innerhalb der Aussparung gleich oder nur geringfügig größer als die Steigung des Lampengewindes (31) ist und – wobei die Feder (5) im nicht montierten Zustand der Lampe (3) eine Vorspannung aufweist und – wobei der maximale Bewegungshub der Feder größer als wenigstens das Dreifache der Steigung des Lampengewindes (31) ist.

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