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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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I. Stand der Technik
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Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der
WO 2008/065030 A1 offenbart. Diese Offenlegungsschrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Halbleiterlichtquellenanordnung, die mittels Klebstoff auf einem als Wärmesenke ausgebildeten Träger fixiert ist.
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II. Darstellung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer verbesserten Fixierung der Halbleiterlichtquellenanordnung bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung, die an mehreren Orten mittels Presspassung auf einem Träger fixiert ist.
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Der Begriff Presspassung bezeichnet hier eine Beziehung zwischen zwei auf einander abgestimmten Befestigungselementen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und des Trägers, wobei das erste Befestigungselement ein Loch und das zweite Befestigungselement ein in dem Loch angeordnetes stabartiges Befestigungselement ist, wie beispielsweise ein Steg, ein Stift, ein Niet, eine Schraube oder dergleichen, und wobei zumindest in einer Raumrichtung die Abmessung des Lochs kleiner als die entsprechende Abmessung des stabartigen Befestigungselements ist, so dass das stabartige Befestigungselement mit Klemmsitz oder Presssitz in dem Loch angeordnet ist. In Fachkreisen wird die Presspassung auch als Übermaßpassung bezeichnet. Beispielsweise ist das erste Befestigungselement der Presspassung, das heißt das Loch, in einem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung angeordnet und das zweite, stabartige Befestigungselement ist am Träger angeordnet. Es kann aber auch umgekehrt sein. Das heißt, das erste Befestigungselement der Presspassung, nämlich das Loch, kann im Träger angeordnet sein und das zweite stabartige Befestigungselement kann an einem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung angeordnet sein. Als weitere Alternative können sowohl im Träger als auch in der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung Löcher angeordnet sein, wobei die Löcher im Träger und in der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung zueinander korrespondieren, so dass ein stabartiges Befestigungselement sowohl in ein Loch des Trägers als auch in ein Loch der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung eingeführt werden kann und mit Klemmsitz oder Presssitz in dem Loch des Trägers und dem dazu korrespondierenden Loch in der Halbleiterlichtquellenanordnung angeordnet ist, um Träger und Halbleiterlichtquellenanordnung mit Hilfe des stabartigen Befestigungselements aneinander zu fixieren.
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Durch die Fixierung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung mittels Presspassung an mehreren Orten auf dem Träger ist eine genaue Positionierung und Ausrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Träger möglich. Insbesondere können durch die mechanische Spannung der Presspassung Toleranzen bei den Abmessungen für die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung und den Träger kompensiert werden und eine spielfreie Befestigung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Träger gewährleistet werden. Ferner erlaubt die Presspassung eine gute thermische Kopplung zwischen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und ihrem Träger.
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Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung an mindestens drei Orten auf dem Träger jeweils durch eine Presspassung fixiert. Dadurch wird eine spielfreie Befestigung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Träger in der gewünschten Lage und Ausrichtung gewährleistet.
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Vorteilhafterweise sind an mindestens zwei der drei vorgenannten Orte auf dem Träger die Presspassungen als klammerartige Halterungen ausgebildet. Dadurch werden die Auswirkungen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und des Trägers auf die relative Lage und Ausrichtung von Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger kompensiert und eine spielfreie Anordnung von Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger auch im Betriebszustand, das heißt, im stark erwärmten Zustand der Halbleiterlichtquellenanordnung gewährleistet. Die bei der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger entstehenden, auf die Halbleiterlichtquellenanordnung wirkenden mechanischen Spannungen werden von den klammerartigen Halterungen aufgenommen. Außerdem kompensieren die klammerartigen Halterungen auch mechanische Spannungen, die durch ungenaue Ausrichtung der an der Halbleiterlichtquellenanordnung angeordneten Befestigungselemente der Presspassung bezüglich der am Träger angeordneten Befestigungselemente der Presspassung verursacht werden.
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Vorzugsweise werden die Presspassungen von Löchern in einem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und von in den Löchern angeordneten, stabartigen und am Träger oder im Träger fixierten Befestigungselementen gebildet. Dadurch können die stabartigen Befestigungselemente zusätzlich für die Fixierung einer Optik auf dem Träger genutzt werden, die der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung nachgeordnet ist. Als stabartige Befestigungselemente dienen vorzugsweise Befestigungselemente aus der Gruppe von Steg, Stift, Niet und Schraube oder dergleichen. Die stabartigen Befestigungselemente bestehen zwecks guter Wärmeleitung vorzugsweise aus Metall und sind vorzugsweise jeweils in einem Bohrloch des Trägers angeordnet. Dadurch ist eine genaue Positionierung und Ausrichtung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Träger möglich, da Bohrlöcher mit hoher Präzision ausgeführt werden können. Die Bohrlöcher im Träger können daher als Referenz für die Ausrichtung und Montage der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung sowie gegebenenfalls einer zusätzlichen Optik auf dem Träger verwendet werden.
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Das oben genannte Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung besteht vorzugsweise aus Kunststoff. Dadurch können die Halbleiterlichtquellen der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf einfache Weise mittels Spritzgussverfahren mit einem Gehäuse oder einem Halterungsrahmen für die weitere Montage auf einer Wärmesenke versehen werden.
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Vorteilhafterweise werden die klammerartigen Halterungen jeweils vom Halterungsteil und von einem Loch im Halterungsteil, das sich bis zu einer Außenkante des Halterungsteils erstreckt, sowie von einem darin angeordneten stabartigen Befestigungselement gebildet, das im Träger oder am Träger fixiert ist. Dadurch wird auf einfache Weise eine Klammerwirkung erzielt. Das heißt, das in dem Loch angeordnete stabartige Befestigungselement wird in dem Loch wie von einer Klammer gehaltert. Insbesondere klammert sich das Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung an das stabartige Befestigungselement, das beispielsweise in dem Träger eingepresst ist oder als Bestandteil des Trägers ausgebildet ist.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt vorzugsweise mindestens eine Optik, die der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung nachgeordnet ist, so dass von der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung emittiertes Licht auf die mindestens eine Optik trifft. Diese Optik ist vorzugsweise an denselben Orten wie die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung mittels Presspassung auf dem Träger fixiert. Dadurch wird die Systemeffizienz erhöht, weil eine gemeinsame Presspassung für die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung und die mindestens eine Optik zur Fixierung auf dem Träger genutzt wird und somit keine zusätzliche Toleranz für die Lage und Ausrichtung der mindestens einen Optik bei ihrer Befestigung auf dem Träger verursacht wird.
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Vorteilhafterweise besitzt die mindestens eine Optik einen Basisabschnitt, der mit Löchern für die Presspassungen versehen ist, wobei zumindest einige der Löcher im Basisabschnitt der mindestens einen Optik zu den Löchern in dem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung korrespondieren. Durch Anordnung der Löcher in einem Basisabschnitt der mindestens einen Optik ist gewährleistet, dass die Löcher nicht die optischen Eigenschaften der mindestens einen Optik beeinflussen. Da zumindest einige der Löcher im Basisabschnitt der mindestens einen Optik zu den Löchern in dem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung korrespondieren, können die mindestens eine Optik und die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung an den Orten dieser Löcher durch eine gemeinsame Presspassung auf dem Träger fixiert werden.
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Der Basisabschnitt der mindestens einen Optik besitzt vorzugsweise mindestens zwei klammerartige Halterungselemente, die jeweils vom Basisabschnitt und von einem sich bis einer Außenkante des Basisabschnitts erstreckenden Loch gebildet werden. Dadurch werden die Auswirkungen unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten der
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mindestens einen Optik, der mindesten einen Halbleiterlichtquellenanordnung und des Trägers auf die relative Lage und Ausrichtung von Optik, Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger kompensiert und eine spielfreie Anordnung von Optik, Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger auch im Betriebszustand der Halbleiterlichtquellenanordnung gewährleistet. Die bei der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Optik, Halbleiterlichtquellenanordnung und Träger entstehenden, auf die Optik wirkenden mechanischen Spannungen werden von den klammerartigen Halterungselementen aufgenommen. Außerdem kompensieren die klammerartigen Halterungselemente auch mechanische Spannungen, die durch ungenaue Ausrichtung der an der Optik angeordneten Befestigungselemente der Presspassung bezüglich der am Träger angeordneten Befestigungselemente der Presspassung verursacht werden.
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Vorzugsweise sind am oder im Träger fixierte, stabartige Befestigungselemente vorgesehen, die sowohl in einem Loch im Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung als auch in einem Loch im Basisabschnitt der mindestens einen Optik angeordnet sind. Dadurch kann auf einfache Weise eine gemeinsame Presspassung von Halbleiterlichtquellenanordnung und Optik auf dem Träger verwirklicht werden. Außerdem können durch die gemeinsame Presspassung die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung und die mindestens eine Optik in einem Fertigungsschritt auf dem Träger montiert werden.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Löcher in dem Basisabschnitt der mindestens einen Optik und die Bohrlöcher in dem Halterungsteil der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung gleichartig ausgebildet.
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Die Löcher der Presspassungen sind aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhafterweise als Bohrlöcher ausgebildet, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser des in dem entsprechenden Loch angeordneten Abschnitts des stabartigen Befestigungselements ist, wobei die Löcher an ihrem Rand jeweils mindestens einen Schlitz aufweisen. Durch den Schlitz am Rand des Bohrlochs werden die durch das Übermaß des in dem Bohrloch angeordneten stabartigen Befestigungselements verursachten Kräfte aufgenommen.
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Vorteilhafterweise erstreckt sich bei mindestens zwei Bohrlöchern der Schlitz vom Rand des jeweiligen Bohrlochs bis zu einer Außenkante des Halterungsteils der Halbleiterlichtquellenanordnung beziehungsweise bis zu einer Außenkante des Basisabschnitts der Optik. Dadurch wirkt dieses Bohrloch wie eine Klammer, die das stabförmige Befestigungselement umklammert und die es ermöglicht, mechanische Kräfte aufzufangen, die beispielsweise durch die unterschiedliche thermische Ausdehnung von Halterungsteil der Halbleiterlichtquellenanordnung, Basisabschnitt der Optik und Träger oder durch eine ungenaue Platzierung der Bohrlöcher verursacht sind.
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Insgesamt ergeben sich für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung die unten aufgeführten weiteren Vorteile.
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Durch die an mehreren, vorzugsweise an mindestens drei, Orten vorhandene Presspassung ist die Toleranz der Justage der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung auf dem Träger sehr gering. Außerdem wird durch die gemeinsame Presspassung der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und der mindestens einen Optik auf dem Träger keine zusätzliche Toleranz für die mindestens eine Optik verursacht, welche die Genauigkeit der Justage des gesamten Systems von Träger, Halbleiterlichtquellenanordnung und Optik reduzieren würde. Durch die Presspassungen stehen der Träger, die mindestens eine Halbleiterlichtquellenanordnung und die mindestens eine Optik stets unter mechanischer Spannung, wodurch ein spielfreier Sitz der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und der mindestens einen Optik auf dem Träger gewährleistet ist. Außerdem werden dadurch die Auswirkungen der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung der vorgenannten Teile der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung kompensiert. Insbesondere werden die Kräfte, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von Träger, Halbleiterlichtquellenanordnung und Optik entstehen, durch die Presspassungen aufgefangen. Ferner gewährleisten die Presspassungen eine sehr gute thermische Kopplung zwischen der mindestens einen Optik, der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und dem Träger, so dass die Wärme, die an der mindestens einen Halbleiterlichtquellenanordnung und an der mindestens einen Optik während des Betriebs entsteht, über den Träger direkt zu einem Kühlkörper abgeführt werden kann. Vorteilhafterweise ist der Träger selbst als Wärmesenke oder Kühlkörper ausgebildet und besteht daher vorzugsweise aus Metall.
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III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Nachstehend wird die Erfindung anhand zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1 Eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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2 Eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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3 Einen Querschnitt durch die in 2 abgebildete Beleuchtungseinrichtung ohne Träger
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4 Eine perspektivische Ansicht der Halbleiterlichtquellenanordnung der Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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5 Eine perspektivische Ansicht der Optik der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
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6 Einen Querschnitt durch die in 3 abgebildete Presspassung inklusive Träger
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In 1 ist eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und einen Träger 2, auf dem die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 mittels Presspassung fixiert ist. Die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 besitzt fünf Leuchtdiodenchips 11, die in einer Reihe auf einem Substrat 12 angeordnet sind, und ein Halterungsteil 10 aus Kunststoff, in das das Substrat 12 mit den Leuchtdiodenchips 11 mittels Kunststoffspritzgusstechnik eingebettet ist. Das Substrat 12 mit den Leuchtdiodenchips 11 ist in einem Fenster des Halterungsteils 10 angeordnet, so dass die Lichtemission der Leuchtdiodenchips 11 durch das Halterungsteil 10 kaum behindert ist. Im Halterungsteil 10 sind außerdem Komponenten einer Betriebsvorrichtung 13 zum Betreiben der Leuchtdiodenchips 11 untergebracht. Die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 weist ferner metallische Kontaktfedern 14 auf, die zur elektrischen Verbindung zwischen den Kontakten der fünf Leuchtdiodenchips 11 und den Kontakten der Betriebsvorrichtung 13 dienen. Weiterhin weist die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 elektrische Anschlüsse 15 auf, die mit elektrischen Anschlusskabeln 16 zur Energieversorgung und Ansteuerung der Leuchtdiodenchips 11 sowie ihrer Betriebsvorrichtung 13 verbunden sind. An drei Seiten des Halterungsteils 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 ist jeweils eine Lasche 17, 18, 19 angeordnet. Diese Laschen 17, 18, 19 sind jeweils mit einem Bohrloch 170, 180, 190 versehen, das jeweils zur Herstellung einer Presspassung mit dem Träger 2 dient. In jedem Bohrloch 170, 180, 190 ist zur Herstellung der Presspassung mit dem Träger 2 ein Niet 21, 22, 23 angeordnet, wobei der Durchmesser des in dem jeweiligen Bohrloch 170, 180 bzw. 190 angeordneten Abschnitts der Niete 21, 22, 23 geringfügig größer als der Durchmesser des jeweiligen Bohrlochs 170, 180 bzw. 190 ist.
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Die Form und Anordnung der Bohrlöcher 170, 180, 190 in dem Kunststoffgehäuse 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 ist in 4 dargestellt. Die Bohrlöcher 170, 180, 190 bilden die Ecken eines fiktiven Dreiecks. Zwei einander gegenüberliegende Bohrlöcher 170, 180 sind jeweils mit einem Schlitz 171, 181 versehen, der sich jeweils vom Rand des entsprechenden Bohrlochs 170 bzw. 180 zu einer Außenkante der zugehörigen Lasche 17 bzw. 18 erstreckt. Das heißt, durch die Schlitze 171, 181 erstreckt sich das Bohrloch 170, 180 bis zur Außenkante der Lasche 17, 18. Dadurch bekommen diese Laschen 17, 18 die Wirkung einer Klammer, die den jeweiligen, mit Übermaß bezüglich des entsprechenden Bohrlochs 170 bzw. 180 ausgestatteten Niet 21 bzw. 22 umklammert. Das dritte, in der Lasche 19 angeordnete Bohrloch 190 weist zwei Schlitze 191, 192 auf, die einander diametral gegenüberliegen und jeweils am Rand des Bohrlochs 190 angeordnet sind, sich aber nicht bis zu einer Außenkante der dritten Lasche 19 erstrecken. Die beiden diametral gegenüberliegenden Schlitze 191, 192 und das Bohrloch 190 verleihen der dritten Lasche 19 die Wirkung einer Klemme. Die dritte Lasche 19 fixiert den dritten, mit Übermaß bezüglich des Bohrlochs 190 ausgestatteten Niet 23 nach Art einer Klemme. Das mit den Schlitzen 191, 192 versehene Bohrloch 190 in der dritten Lasche 19 ermöglicht eine genaue Positionierung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 auf dem Träger 2, wobei die vom Übermaß des dritten Niets 23 verursachten mechanischen Kräfte von den beiden Schlitzen 191, 192 kompensiert werden. Die anderen beiden, klammerartigen Laschen 17, 18 mit den zugehörigen Bohrlöchern 170, 180 und den entsprechenden Schlitzen 171, 181 ermöglichen die Kompensation von mechanischen Kräften, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und Träger 2 oder durch ungenaue Platzierung der Niete 21, 22, 23 bezüglich der Bohrlöcher 170, 180, 190 verursacht sind. Auch bei sehr genauer Positionierung der Niete 21, 22, 23 bezüglich der Bohrlöcher 170, 180, 190 und im kalten Zustand (bei Raumtemperatur von 22°C) wird durch die Presspassung mittels der vorgenannte Bohrlöcher und Niete eine spielfreie Befestigung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 auf dem Träger 2 gewährleistet.
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Der Träger 2 ist als Kühlkörper ausgebildet und besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium oder Kupfer. Die Niete 21, 22, 23 sind jeweils in einem Bohrloch 200 des Trägers 2 mit Presssitz angeordnet. Die drei Bohrlöcher 200 für die Niete 21, 22, 23 sind in einem fiktiven Dreieck auf einer ebenen Oberfläche des Trägers 2 angeordnet und bilden eine Referenz für die räumliche Lage und Ausrichtung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1.
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In den 2 und 3 ist die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist weitgehend identisch zu der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sie unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich zur Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und zum Träger 2 noch eine Optik 3 besitzt, die der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 nachgeordnet ist. Insbesondere sind die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und der Träger 2 bei beiden Ausführungsbeispielen der Erfindung identisch ausgebildet. Daher wird für die Beschreibung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und des Trägers 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf die entsprechende Beschreibung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und des Trägers 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. Die Optik 3 besteht aus durchsichtigem Kunststoffmaterial und weist einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 31 sowie einen flachen Basisabschnitt 30 auf. Der Träger 2, die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und die Optik 3 sind nach Art eines Sandwich übereinander angeordnet, wobei die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 derart zwischen dem Träger 2 und der Optik 3 angeordnet ist, dass das von den Leuchtdiodenchips 11 emittierte Licht in den kegelstumpfartigen Abschnitt 31 der Optik 3 eingekoppelt wird. Der Basisabschnitt 30 der Optik 3 ist mit drei Bohrlöchern 32, 33, 34 versehen, die zu den Bohrlöchern 170, 180, 190 in dem Kunststoffgehäuse 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 korrespondieren. Die Bohrlöcher 32, 33, 34 in dem Basisabschnitt 30 der Optik 3 besitzen dieselbe Form und Ausrichtung wie die Bohrlöcher 170, 180, 190 in dem Kunststoffgehäuse 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1. Insbesondere sind die Bohrlöcher 32, 33, 34 in dem Basisabschnitt 30 der Optik 3 mit identisch ausgebildeten Schlitzen 321, 331, 341 und 342 wie die Bohrlöcher 170, 180, 190 in dem Kunststoffgehäuse 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 ausgestattet. Dadurch sind die Niete 21', 22', 23' bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung jeweils mit Presssitz sowohl in einem Bohrloch 170, 180 bzw. 190 des Halterungsteils 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 als auch in einem Bohrloch 32, 33 bzw. 34 im Basisabschnitt 30 der Optik 3 angeordnet. Der Durchmesser des in den Bohrlöchern 170, 180 bzw. 190 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und in den Bohrlöchern 32, 33 bzw. 34 der Optik 3 steckenden Abschnitts der Niete 21', 22', 23' ist geringfügig größer als der Durchmesser dieser Bohrlöcher 170, 180, 190, 32, 33 bzw. 34. Auf diese Weise wird eine gemeinsame Presspassung von Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und Optik 3 auf dem Träger 2 erreicht. Die Niete 21', 22', 23' sind jeweils in einem Bohrloch 200 des Trägers 2 mit Presssitz angeordnet. Die drei Bohrlöcher 200 für die Niete 21', 22', 23' sind in einem fiktiven Dreieck auf einer ebenen Oberfläche des Trägers 2 angeordnet und bilden eine Referenz für die räumliche Lage und Ausrichtung der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und der Optik 3.
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Details der Optik 3, insbesondere die Form und Anordnung der Bohrlöcher 32, 33, 34 sind in der 5 schematisch dargestellt.
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Die Bohrlöcher 32, 33, 34 bilden die Ecken eines fiktiven Dreiecks. Zwei einander gegenüberliegende Bohrlöcher 32, 33 sind jeweils mit einem Schlitz 321, 331 versehen, der sich jeweils vom Rand des entsprechenden Bohrlochs 32 bzw. 33 zu einer Außenkante des Basisabschnitts 30 der Optik 3 erstreckt. Das heißt, durch die Schlitze 321, 331 erstreckt sich das Bohrloch 32, 33 bis zur Außenkante der des Basisabschnitts 30 der Optik 3. Dadurch bekommen diese, mit den Bohrlöchern und Schlitzen versehenen Bereiche des Basisabschnitts 30 die Wirkung einer Klammer, die den jeweiligen, mit Übermaß bezüglich des entsprechenden Bohrlochs 31 bzw. 32 ausgestatteten Niet 21' bzw. 22' umklammert. Das dritte, in dem Basisabschnitt 30 der Optik 3 angeordnete Bohrloch 34 weist zwei Schlitze 341, 342 auf, die einander diametral gegenüberliegen und jeweils am Rand des Bohrlochs 34 angeordnet sind, sich aber nicht bis zu einer Außenkante des Basisabschnitts 30 erstrecken. Die beiden diametral gegenüberliegenden Schlitze 341, 342 und das Bohrloch 34 verleihen diesem, mit dem dritten Bohrloch und den beiden Schlitzen versehenen Bereich des Basisabschnitts 30 der Optik 3 die Wirkung einer Klemme zur Fixierung des mit Übermaß bezüglich des Bohrlochs 34 ausgestatteten Niets 23'. Das mit den Schlitzen 341, 342 versehene Bohrloch 34 im Basisabschnitt 30 der Optik 3 ermöglicht eine genaue Positionierung der Optik 3 auf dem Träger 2, wobei die vom Übermaß des dritten Niets 23' verursachten mechanischen Kräfte auf die Optik 3 von den beiden Schlitzen 341, 342 kompensiert werden. Die anderen beiden Bohrlöcher 32, 33 und die entsprechende Schlitze 321, 331 ermöglichen die Kompensation von mechanischen Kräften, die durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von Optik 3, Halbleiterlichtquellenanordnung 1 und Träger 2 oder durch ungenaue Platzierung der Niete 21', 22', 23' bezüglich der Bohrlöcher 32, 33, 34 verursacht sind. Auch bei sehr genauer Positionierung der Niete 21', 22', 23' bezüglich der Bohrlöcher 32, 33, 34 und im kalten Zustand (bei Raumtemperatur von 22°C) wird durch die Presspassung mittels der vorgenannte Bohrlöcher und Niete eine spielfreie Befestigung der Optik 3 auf dem Träger 2 gewährleistet.
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Die Bohrlöcher 32, 33, 34 und die Schlitze 321, 331, 341, 342 in dem Basisabschnitt 30 der Optik 3 sind genau über den Bohrlöchern 170, 180, 190 und den Schlitzen 171, 181, 191, 192 platziert und die Niete 21', 22', 23' stecken jeweils mit Presssitz sowohl in einem Bohrloch 32, 33 bzw. 34 im Basisabschnitt 30 der Optik 3 als auch in einem Bohrloch 170, 180 bzw. 190 im Kunststoffgehäuse 10 der Halbleiterlichtquellenanordnung 1. Dadurch wird an drei unterschiedlichen Orten eine gemeinsame Presspassung von Optik 3 und Halbleiterlichtquellenanordnung 1 auf dem Träger 2 erreicht. Die Niete 21, 22, 23 bzw. 21', 22', 23' bestehen bei beiden Ausführungsbeispielen aus Metall, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Das Übermaß der Niete 21, 22, 23 bzw. 21', 22', 23' bezüglich der Bohrlöcher 170, 180, 190 bzw. 32, 33, 34 in der Halbleiterlichtquellenanordnung 1 bzw. in der Optik 3 liegt im Bereich von 0,02 mm bis 0,06 mm. Das heißt, der Durchmesser des in den vorgenannten Bohrlöchern steckenden Abschnitts der Niete ist um 0,02 mm bis 0,06 mm größer als der Durchmesser der vorgenannten Bohrlöcher. Die Niete 21, 22, 23 bzw. 21', 22', 23' sind an einem Ende verjüngt, um sie besser in die Bohrlöcher einführen zu können. In 6 ist dieser Sachverhalt anhand des Niets 23' schematisch dargestellt.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Beispielsweise umfasst die Halbleiterlichtquellenanordnung 1 nicht nur Leuchtdiodenchips 11, sondern auch beliebige andere Halbleiterlichtquellen, wie zum Beispiel beliebige Arten von Leuchtdioden und Laserdioden, die gegebenenfalls mit Hilfe von Leuchtstoff während ihres Betriebs weißes oder farbiges Licht emittieren, sowie auch organische Leuchtdioden (OLED). Auf dem Träger 2 können ferner mehrere Halbleiterlichtquellenanordnungen montiert sein. Außerdem umfasst die Optik 3 beliebige andere Ausführungsformen, wie zum Beispiel optische Linsen, Optiken mit Totalreflexion (TIR-Optiken), Lichtleiter und auch Reflektoren. Die Optik 3 kann demzufolge aus transparentem Material wie beispielsweise Glas, Saphir und Kunststoff bestehen oder im Fall eines Reflektors metallisch oder dichroitisch ausgebildet sein. Weiterhin kann die Optik an einer Lichteintrittsfläche oder Lichtaustrittsfläche oder an einer Lichtreflexionsfläche Leuchtstoff aufweisen, der eine Wellenlängenkonversion des Lichts bewirkt. Die Optik 3 kann einer oder mehreren Halbleiterlichtquellenanordnungen 1 nachgeordnet sein. Ferner muss der Träger 2 nicht unbedingt aus Kupfer oder Aluminium bestehen, sondern kann aus einem anderen gut Wärme leitenden Metall oder aus einer Keramik mit guter Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramik bestehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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