DE102012210196A1

DE102012210196A1 - Lichtsystem

Info

Publication number: DE102012210196A1
Application number: DE201210210196
Authority: DE
Inventors: Rainer Hosp; Thomas Noll
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2013-12-19

Abstract

Lichtsystem, umfassend: einen Lichtgenerator (102), einen Halter (106), und eine Wärmesenke (112), wobei der Lichtgenerator (102) umfasst: eine Leiterplatte (103), wobei die Leiterplatte (103) mit der Wärmesenke (112) verbunden ist, mindestens ein Leuchtmittel (104), insbesondere eine Leuchtdiode (105), das auf der Leiterplatte (103) angeordnet ist, mindestens eine erste elektronische Komponente (606), die auf einem ersten Bereich (704) der Leiterplatte (103) angeordnet ist, der mit Spannungen in einem ersten Spannungsbereich betrieben wird, mindestens eine zweite elektronische Komponente (608), die auf einem zweiten Bereich (700) der Leiterplatte (103) angeordnet ist, der mit Spannungen in einem zweiten Spannungsbereich betrieben wird, wobei mindestens eine Spannung des zweiten Spannungsbereichs betragsmäßig größer ist als die Spannungen des ersten Spannungsbereichs, und mindestens ein erstes elektrisches Steckverbindungelement (116), wobei der Halter (106) umfasst: eine Vorrichtung (110) zum Fixieren des Lichtgenerators (102), wobei der Halter (106) mit der Wärmesenke (112) oder einer Leuchte verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtsystem, insbesondere ein austauschbares Lichtsystem.
Austauschbare Lichtsysteme haben den Vorteil, dass defekte oder ältere Lichtgeneratoren, die im Fall von LEDs auch als Light Engines bezeichnet werden, durch neuere, mehr energieeffizientere Lichtgeneratoren ausgetauscht werden können. Häufig wird das komplette Lichtsystem ausgetauscht, wobei auch nicht defekte Komponenten, zum Beispiel eine Optik, mit ausgetauscht werden, was zu erhöhten Kosten führt. Wird dagegen nur der Lichtgenerator ausgetauscht, sind dafür oft spezielle Werkzeuge erforderlich, wodurch ein Austausch durch einen Laien nicht möglich ist.
Die Erfindung löst diese Probleme durch ein Lichtsystem, umfassend einen Lichtgenerator, einen Halter, und eine Wärmesenke. Der Lichtgenerator umfasst eine Leiterplatte, wobei die Leiterplatte zumindest bereichsweise mit der Wärmesenke verbunden ist, mindestens ein lichterzeugendes Element, insbesondere eine Leuchtdiode, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und im folgenden kurz „Leuchtmittel” bezeichnet ist, mindestens eine erste elektronische Komponente, die auf einem ersten Bereich der Leiterplatte angeordnet ist, der mit Spannungen in einem ersten Spannungsbereich betrieben wird, mindestens eine zweite elektronische Komponente, die auf einem zweiten Bereich der Leiterplatte angeordnet ist, der mit Spannungen in einem zweiten Spannungsbereich betrieben wird, wobei mindestens eine Spannung des zweiten Spannungsbereichs betragsmäßig größer ist als die Spannungen des ersten Spannungsbereichs, und mindestens ein erstes elektrisches Steckverbindungelement. Der Halter umfasst eine Vorrichtung zum Fixieren des Lichtgenerators, wobei der Halter mit der Wärmesenke bzw. der Leuchte verbunden ist.
Anstelle das komplette Lichtsystem auszuwechseln, wird nur der Lichtgenerator ausgetauscht. Der Austausch ist ohne Werkzeug auch durch Laien möglich. Durch die direkte Verbindung der Leiterplatte mit der Wärmesenke kann die von dem Leuchtmittel erzeugte Wärme direkt und daher effizient abgeführt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist die Wärmesenke in einer Leuchte integriert, an der der Halter befestigt ist, bzw. die Leuchte selbst stellt die Wärmesenke dar.
Die Wärmesenke kann so in der Leuchte integriert und mit dieser thermisch verbunden werden, wodurch sich die Designfreiheit für die Leuchte erhöht.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Halter ein zweites elektrisches Steckverbindungelement auf, welches zusammen mit dem ersten elektrischen Steckverbindungelement eine elektrische Steckverbindung bildet.
Gemäß einer Weiterbildung weist eine Leuchte, an der der Halter befestigt ist, ein zweites elektrisches Steckverbindungelement auf, welches zusammen mit dem ersten Steckverbindungelement eine elektrische Steckverbindung bildet.
Durch die elektrische Steckverbindung kann der Lichtgenerator mit Spannung versorgt werden. Die Steckverbindung kann aus mehreren Teilen, bzw. Steckverbindungen bestehen, die voneinander getrennt sind. Eine Steckverbindung kann zum Beispiel für die Stromversorgung des Leuchtmittels eingesetzt werden. Eine andere Steckverbindung kann zum Beispiel zum Austausch von Daten, zum Beispiel über einen Bus, mit dem Lichtgenerator dienen. Weiter sind zum Trennen und Herstellung der Steckverbindung keine besonderen Werkzeuge erforderlich.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Vorrichtung Schienen zum Fixieren des Lichtgenerators auf, wobei der Lichtgenerator in die Vorrichtung eingeschoben wird.
Die Vorrichtung mit Schienen erlaubt eine kompakte Bauweise des Lichtsystems.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Vorrichtung einen Rahmen und ein Gelenk auf, wobei der Rahmen über das Gelenk drehbar mit der Vorrichtung verbunden ist. In einer ersten Position des Rahmens wird die Vorrichtung freigegeben, so dass der Lichtgenerator in die Vorrichtung eingelegt werden kann und in einer zweiten Position des Rahmens wird der Lichtgenerator durch den Rahmen in der Vorrichtung fixiert und die Leiterplatte gegen die Wärmesenke gedrückt.
Da der Rahmen über das Gelenk drehbar ist und die gesamte Vorrichtung freigelegt wird, können auch Lichtgeneratoren eingebaut werden, die eine höhere Gesamtdicke aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Vorrichtung einen Stift auf und der Lichtgenerator weist ein Drehloch auf, in welches der Stift passt, so dass der Lichtgenerator gegenüber der Vorrichtung verdrehbar gelagert ist.
Ein drehbarer Lichtgenerator lässt sich besonders gut bei Leuchten einsetzen, die kreisförmig gestaltet sind, wie zum Beispiel Punktstrahler (Spotlights) und Einbaudeckenleuchten (Downlights).
Gemäß einer Weiterbildung sind das erste elektrische Steckverbindungselement und das zweite elektrische Steckverbindungselement so angeordnet, dass beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators in der Vorrichtung ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten elektrischen Steckverbindungselement und dem zweiten elektrischen Steckverbindungselement entsteht.
Auf diese Weise wird mit der einen Bewegung des Einschiebens, des Einlegens, beziehungsweise des Verdrehens neben dem Fixieren des Lichtgenerators in der Vorrichtung gleichzeitig eine elektrische Verbindung zwischen dem Lichtgenerator und dem zweiten elektrischen Steckverbindungelement hergestellt.
Gemäß einer Weiterbildung wird beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators in der Vorrichtung der Lichtgenerator durch ein Ineinandergreifen des ersten elektrischen Steckverbindungselements und des zweiten elektrischen Steckverbindungselements mechanisch in der Vorrichtung fixiert.
Durch das Einschieben, Einlegen, beziehungsweise Verdrehen des Lichtgenerators in die Vorrichtung entstehen Federkräfte, die die Lage des Lichtgenerators in der Vorrichtung fixieren. Eine weitere Arretierung des Lichtgenerators in der Vorrichtung ist damit nicht erforderlich.
Gemäß einer Weiterbildung weist die Vorrichtung Andruckmittel zum Erzeugen eines Drucks auf die Leiterplatte des Lichtgenerators auf, so dass eine Unterseite der Leiterplatte zumindest bereichsweise auf die Wärmesenke gedrückt wird.
Durch die federnde Ausgestaltung der Andruckmittel können Leiterplatten mit unterschiedlichen Dicken zuverlässig thermisch mit der Wärmesenke verbunden werden.
Gemäß einer Weiterbildung sind die Andruckmittel so ausgestaltet, dass der Druck beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators in der Vorrichtung erzeugt wird.
Auf diese Weise wird mit dem einen Schritt des Einschiebens, des Einlegens, beziehungsweise des Verdrehens vier Ergebnisse erzielt: 1. Der Lichtgenerator wird in der Vorrichtung fixiert. 2. Eine elektrische Verbindung wird zwischen dem Lichtgenerator und dem zweiten elektrischen Steckverbindungselement hergestellt. 3. Der Lichtgenerator wird in der Vorrichtung arretiert. 4. Die Leiterplatte wird auf die Wärmesenke gedrückt. Der Austausch des Lichtgenerators vereinfacht sich somit stark und lässt sich leicht durch einen Laien durchführen.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Lichtsystem weiter eine erste Funktionsfolie auf, wobei die erste Funktionsfolie zwischen der Wärmesenke und der Unterseite der Leiterplatte unter dem Leuchtmittel angeordnet ist, und die erste Funktionsfolie eine Fläche aufweist, die mindestens so groß ist, wie eine Fläche des Leuchtmittels, wobei die erste Funktionsfolie thermisch leitend ist.
Die erste Funktionsfolie dient zum Verteilen der Wärme, die durch das Leuchtmittel erzeugt wird, wodurch die Lebensdauer des Leuchtmittels und des Lichtgenerators verlängert werden.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Lichtsystem weiter eine zweite Funktionsfolie auf, wobei die zweite Funktionsfolie die Leiterplatte von dem zweiten Bereich elektrisch isoliert, und/oder die zweite Funktionsfolie die Wärmesenke von dem zweiten Bereich elektrisch isoliert.
Durch die elektrische Isolierung der zweiten Funktionsfolie kann das Lichtsystem mit Netzspannung betrieben werden. Ein Vorschaltgerät ist nicht erforderlich. Ein Spannungswandler kann auf dem Lichtgenerator angeordnet sein, so dass mit dem Austausch des Lichtgenerators der Spannungswandler durch einen effizienteren Spannungswandler ausgetauscht wird.
Gemäß einer Weiterbildung ist der erste Spannungsbereich nach oben durch eine Sicherheitskleinspannung begrenzt, und der zweite Spannungsbereich umfasst eine Netzspannung.
Durch die Sicherheitskleinspannung ist die Person, die den Lichtgenerator austauscht, vor Stromschlägen geschützt. Teile des Lichtsystems, die mit Netzspannung betrieben werden, sind doppelt oder verstärkt isoliert und/oder so angeordnet, dass sie beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators nicht berührt werden können.
Gemäß einer Weiterbildung ist der erste Bereich von dem zweiten Bereich durch einen Kriechstromabstand getrennt.
Durch den Kriechstromabstand sind der erste Bereich und der zweite Bereich ausreichend elektrisch isoliert, so dass die Person, die den Lichtgenerator austauscht, vor elektrischen Stromschlägen geschützt ist.
Gemäß einer Weiterbildung weist der Lichtgenerator Sensorik auf und Datensignale der Sensorik werden über die Steckverbindung übertragen.
Über die Sensorik, welche Sensoren und/oder Auswerteelektronik für die Sensoren aufweist, kann das Lichtsystem Daten, zum Beispiel eine Helligkeit, erfassen und über die Steckverbindung an eine Leuchte weiterleiten. Das Lichtsystem kann durch die Sensorik geregelt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist der Lichtgenerator so eingerichtet, dass er über die Steckverbindung Daten von anderen Geräten in einem übergeordneten Netzwerk empfängt.
Über die Steckverbindung können auch Daten von externen Sensoren an den Lichtgenerator übertragen werden.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Halter weiter eine Befestigung für eine Abdeckung, die zumindest einen Teil des Lichtsystems abdeckt.
Die Abdeckung kann das Lichtsystem vor Verschmutzung schützen. Sie kann auch die Person, die den Lichtgenerator austauscht, vor elektrischen Stromschlägen schützen. Weiter kann sie die Ästhetik des Lichtsystems verbessern.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst der Halter weiter eine Befestigung für ein optisches Element, durch welches zumindest ein Teil einer Strahlung des Leuchtmittels durchläuft.
Das optische Element kann die Strahlung des Leuchtmittels formen, fokussieren oder streuen oder lichtmischend wirken.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Lichtsystem weiter ein optisches Element, insbesondere eine Linse, ein Reflektor, eine Lichtmischkammer oder ein Streuelement.
Das lichtmischende optische Element kann aus einem hochreflektierenden Material bestehen und dient der Lichtmischung von bevorzugt farbigem Licht. Es kann den Bereich mit den Leuchtmitteln vollständig abdecken.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halters;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Halters;
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Halters;
5 ein Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems;
6 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems;
7 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtgenerators;
8 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtgenerators; und
9A bis 9F ein viertes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Figuren Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe ”verbunden”, ”angeschlossen” sowie ”gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung.
In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist. Der übersichthalber können nicht alle Elemente der Figuren mit eigenen Bezugszeichen versehen sein. Dies gilt insbesondere für Elemente, die identisch zu anderen Elementen sind. Die Beschreibung und Bezugszeichen können so für alle grafisch gleich dargestellten Elemente in gleicher Weise gelten.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems 100, welches einen Lichtgenerator 102, einen Halter 106 und eine Wärmesenke 112 aufweisen kann. Der Lichtgenerator 102 kann eine Leiterplatte 103 aufweisen, auf der ein Leuchtmittel 104 angeordnet sein kann. Das Leuchtmittel 104 kann zum Beispiel eine Vielzahl von Leuchtdioden 105 aufweisen. Der Halter 106 kann an einer sechsten Seite F eine Öffnung 108 aufweisen, durch die elektromagnetischen Strahlung, zum Beispiel in der Form von sichtbarem Licht, das von dem Leuchtmittel 104 erzeugt wird, zum Beispiel in Z-Richtung austritt. Der Halter 106 kann eine Abdeckung 124 aufweisen. Die Abdeckung 124 kann zum Schutz eines Anwenders vor der Elektrizität, die zum Betreiben des Lichtgenerators 102 erforderlich ist, dienen. Sie kann den Lichtstrahl, der von dem Lichtgenerator 102 abgegeben wird, formen, zum Beispiel streuen oder fokussieren. Der Halter 106 kann eine Befestigung 122 für die Abdeckung 124 aufweisen. Die Abdeckung 124 kann anstelle an dem Halter 106 auch an einer Leuchte befestigt sein, an der das Lichtsystem 100 befestigt ist.
Der Halter 106 kann eine Vorrichtung 110 zum Fixieren des Lichtgenerators 102 aufweisen. Der Lichtgenerator 102 kann von einer ersten Seite A, zum Beispiel einer Vorderseite des Halters 106, in die Vorrichtung 110 entlang, zum Beispiel der Y-Richtung, eingeführt und entnommen werden. Ein Ende des Lichtgenerators 102, welches erste elektrische Steckverbindungelemente 116 aufweisen kann, kann an Öffnungen der Schienen 111 geführt und in die Schienen 111 hineingeschoben werden. Die Schienen 111 können von der ersten Seite A zu einer zweiten Seite B des Halters 106 entlang der Y-Richtung verlaufen und können die Leiterplatte 103 des Lichtgenerators 102 in der X-Richtung und teilweise in der Z-Richtung fixieren. In der Y-Richtung kann die Leiterplatte 103 in die Schienen 111 bis zu einem Anschlag hineingeschoben werden. Der Anschlag kann aus einem zweiten elektrischen Steckverbindungelement 118 bestehen. Der Lichtgenerator 102 kann in der Y-Richtung durch die Steckverbindungen, die aus den ineinander geführten ersten elektrischen Steckverbindungelementen 116 und den zweiten elektrischen Steckverbindungelementen 118 bestehen, zum Beispiel durch Federkräfte und/oder Reibkräfte, befestigt werden.
Das zweite Steckverbindungselement 118 kann an dem Halter 106 befestigt sein. Es kann auch an einer Leuchte, an der das Lichtsystem 100 befestigt ist, angeordnet sein. Durch die mindestens eine Steckverbindung entsteht ein elektrischer Kontakt zwischen dem Lichtgenerator 102 und dem zweiten Steckverbindungselement 118. Über die Steckverbindungen kann der Lichtgenerator 102 mit elektrischer Energie versorgt werden. Über die Steckverbindungen können auch Daten von und zu dem Lichtgenerator 102 übertragen werden.
Um das Auswechseln des Lichtgenerators 102 zu erleichtern, kann ein Loch 120 in dem Lichtgenerator 102, zum Beispiel in der Leiterplatte 103 vorgesehen sein. In das Loch 120 kann zum Beispiel ein Schraubenzieher gesteckt werden. Der Halter 106 kann einen Schnappverschluss aufweisen, mit dem der Lichtgenerator 102 gegen Verschieben in den Schienen 111 gesichert werden kann.
Der Halter 106 kann mit einer Wärmesenke 112 verbunden sein. Die Wärmesenke 112 kann fest mit dem Halter 106 verbunden sein, wobei die Wärmesenke 112 an einer Leuchte befestigt werden kann, zum Beispiel wie in 1 gezeigt, mit Hilfe von Schrauben. Die Wärmesenke 112 kann auch Teil der Leuchte sein, so dass der Halter 106 zur Installation des Lichtsystems 100 an der Wärmesenke 112 befestigt wird. Die Wärmesenke 112 kann gegossen sein und zum Beispiel aus Aluminium bestehen, oder sie kann auch tiefgezogen sein. Sie kann auch eine elektrisch isolierende und wärmeleitende nanokeramische Schicht aufweisen, die in Verbindung mit der Leiterplatte 103 des Lichtgenerators 102 sein kann.
Beim Einführen des Lichtgenerators 102 in die Schienen 111 wird mindestens ein Andruckmittel 114 aktiviert, durch welches eine untere Seite 115 der Leiterplatte 103 auf eine Oberfläche der Wärmesenke 112 gedrückt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass Wärme, die von dem Lichtgenerator 102 im Bereich der Leuchtmittel 104 erzeugt wird, mit geringem thermischem Widerstand an die Wärmesenke 112 direkt und daher effizient weitergeleitet wird. Weiter können Leiterplatten 103 mit unterschiedlicher Dicke verwendet werden, wie z. B. Metallkernplatinen im Bereich zwischen 1,2 und 1,7 mm. Das Andruckmittel 114 kann auf einer Federkraft P beruhen, die durch Auslenken einer Feder beim Einführen des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 in die Schienen 111 entsteht. Die Feder kann Teil des Halters 106 sein. Beim Einführen in die Schienen 111 kann das Auslenken der Feder zu einer Anpresskraft P in Z-Richtung auf der Leiterplatte 103 führen. Die Wärmesenke 112, der Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 und die Schienen 111 können in der Z-Richtung zueinander so angeordnet sein, dass die Bewegung des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 durch die Andruckmittel 114 in der Richtung zur Wärmesenke 112 durch die Schienen 111 nicht eingeschränkt wird.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Halters 106, der bereits zum Teil im Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Gezeigt ist ein Halter 106 mit einer Öffnung 108 für das Licht des Lichtgenerators, Befestigungen 122 für die Abdeckung 124 und u-förmige Schienen 111 zum Führen und Fixieren des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 des Lichtgenerators 102. Der Halter 106 kann aus Metall gefertigt sein. Gezeigt ist ein Andruckmittel 114, das eine Art von Feder 202, zum Beispiel eine Blattfeder, aufweist. Die Feder 202 kann an einem Ende mit dem Halter 106 oder der Vorrichtung zum Fixieren 110 verbunden sein. Die Federwirkung kann durch ein Verbiegen einer Metallzunge in der Schiene 111 bezüglich der positiven Z-Richtung hergestellt werden. Sie kann bezüglich der Z-Richtung in einem oberen Teil 204 der Schiene 111 der Vorrichtung 110 ausgebildet sein. Die Feder 202 kann eine Richtungsänderung 206, zum Beispiel einen Knick aufweisen, der durch das Verbiegen der Metallzunge in die Schiene 111 hineinragt und der beim Einführen der Leiterplatte 103 oder des Lichtgenerators 102 in die Schienen 111 einen Druck auf diese ausübt. Das Andruckmittel 114 ist so dimensioniert, dass es die Verwendung von Leiterplatten unterschiedlicher Dicke erlaubt, wie z. B. Metallkernplatinen im Bereich zwischen 1,2 und 1,7 mm. Die Andruckmittel 114 können entlang den Schienen 111 verteilt sein, zum Beispiel in jeder Schiene 111 eins, zwei oder drei oder mehr oder unterschiedlich viele. Das erste Ausführungsbeispiel hat sechs Andruckmittel 114.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halters 106. Die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Halters 106 mit Bezug auf 2 gelten – wo sie sich nicht widersprechen – auch für das zweite Ausführungsbeispiel des Halters 106, auch wenn sie im folgenden nicht explizit erwähnt werden. Der Halter 106 weist wieder eine Öffnung 108 auf, aus der Licht eines Lichtgenerators 102 austreten kann und Schienen 111, in denen der Lichtgenerator 102 eingeschoben werden kann. Die Feder 202 kann im Unterschied zu 2 mit beiden Enden mit dem Halter 106 oder der Vorrichtung 110 verbunden sein. Sie kann wieder in einem oberen Teil 204 der Schiene 111 ausgebildet sein. An der Stelle der Richtungsänderung 206 in der Feder 202 kann eine Kugel 300 angebracht sein, wobei die zweiseitig eingespannte Feder 202 die Kugel 300 durch eine darunterliegende Öffnung in dem oberen Teil 204 der Schiene 111 auf den Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 drückt. Die Andruckmittel 114 sind so dimensioniert, dass sie die Verwendung von Leiterplatten unterschiedlicher Dicke erlauben, wie z. B. Metallkernplatinen im Bereich zwischen 1,2 und 1,7 mm. Die Andruckmittel 114 können wieder entlang den Schienen 111 verteilt sein, zum Beispiel in jeder Schiene eins, zwei oder drei oder mehr oder unterschiedlich viele. Das zweite Ausführungsbeispiel hat vier Andruckmittel 114. Das zweite Ausführungsbeispiel des Halters 106 kann anstelle des in 1 gezeigten Halters 106 in dem Lichtsystem 100 verwendet werden.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Halters 106. Die Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel des Halters 106 mit Bezug auf 2 und zu dem zweiten Ausführungsbeispiel des Halters 106 mit Bezug auf 3 gelten – wo sie sich nicht widersprechen – auch für das dritte Ausführungsbeispiel des Halters 106, auch wenn sie im folgenden nicht explizit erwähnt werden. Das dritte Ausführungsbeispiel des Halters 106 kann anstelle des in 1 gezeigten Halters 106 in dem Lichtsystem 100 verwendet werden. Eine Feder 202 des Andruckmittels 114 kann zum Beispiel durch eine entlang den Schienen 111 geführte Federstruktur 404 realisiert werden. Die Federstruktur 404 kann zum Beispiel zu den Schienen 111 parallel und in Z-Richtung oberhalb dieser vorliegen. Sie kann eine oder mehrere Verdickungen 400 in ihrer Materialstärke in Z-Richtung aufweisen. Beim Einführen des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 in die Schienen 111 wird an der Stelle der Verdickung 400 die Federstruktur 404 in die positive Z-Richtung (siehe 1) ausgelenkt. Die Auslenkung der Verdickung 400 führt zu einer Verformung der Federstruktur 404, wodurch eine Anpresskraft P auf den Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 erzeugt wird. Die Federstruktur 404 ist so dimensioniert, dass sie die Verwendung von Leiterplatten unterschiedlicher Dicke erlaubt, wie z. B. Metallkernplatinen im Bereich zwischen 1,2 und 1,7 mm. Der Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 können so an die Wärmesenke 112 angedrückt werden. Die Andruckmittel 114 können wieder entlang den Schienen 111 verteilt sein, zum Beispiel in jeder Schiene 111 eins, zwei oder drei oder mehr oder unterschiedlich viele. Das dritte Ausführungsbeispiel hat vier Andruckmittel 114, mit zwei in jeder Schiene 111. Der Halter 106 kann eine Arretierung 402 aufweisen, mit der zum Beispiel ein zweites elektrisches Steckverbindungelement 118 befestigt werden kann. Das Andruckmittel 114 kann auch wie in den 9B und 9C gezeigt, ausgebildet sein.
Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel und dem zweiten Ausführungsbeispiel des Halters 106 kann der Halter 106 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel aus Kunststoff, zum Beispiel mit einem Spritzgussverfahren, gefertigt sein. Der gesamte Halter 106 mit Schienen 111, Andruckmittel 114 mit Federstrukturen 404 und Verdickungen 400, der Öffnung 108 und der Arretierung 402 lässt sich so in einem Schritt fertigen.
Leitet der Kunststoff nicht, kann sich auch eine elektrische Isolierung des Lichtgenerators 102 von der Umgebung vereinfachen.
In dem ersten, zweiten und dritten Ausführungsbeispiel des Halters 106, wie sie im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschrieben wurden, sind die Andruckmittel 114 in den Schienen 111 angeordnet. Sie können jedoch auch an anderen Stellen des Halters 106 angeordnet sein, zum Beispiel in den Stegen, die die dritte Seite C und die vierte Seite D des Halters 106 verbinden, oder sie können Teil eines Rahmens 500 sein, wie weiter unten in 9 beschrieben. Vorteilhaft ist, wenn das oder die Andruckmittel 114 so angeordnet sind, dass die Anpresskraft P durch den Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 direkt auf die Wärmesenke 112 wirkt, zum Beispiel indem die Andruckmittel 114 in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung so angeordnet sind, dass sie sich in der Z-Richtung direkt über oder in Nähe der Kontaktstelle der Wärmesenke 112 mit dem Lichtgenerator 102 oder der Leiterplatte 103 befinden. Auf diese Weise werden unnötige mechanische Spannungen in dem Lichtgenerator 102 vermieden. Die Andruckmittel 114 können auch so angeordnet sein, dass sie nicht nur eine Anpresskraft P in Z-Richtung, sondern auch in X-Richtung oder Y-Richtung erzeugen.
5 zeigt ein Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems 100. Bis auf die Abdeckung 124 kann das zweite Ausführungsbeispiel des Lichtsystems 100 mit dem im Zusammenhang mit 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems 100 identisch sein, so dass die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels auch für das zweite Ausführungsbeispiel des Lichtsystems 100 gelten kann. Die Abdeckung 124 kann als Lichtformer 604 eingesetzt werden, was z. B. dadurch realisiert werden kann, indem die Abdeckung 124 aus Kunststoff besteht, der Streupartikel enthält.
Das Lichtsystem 100 kann ein optisches Element aufweisen. Das optische Element kann zum Beispiel eine Lichtmischkammer sein, die zur Lichtmischung von insbesondere farbigem LED-Licht dient, welches von getrennt angesteuerten LEDs 105 emittiert wird. Die Lichtmischkammer kann zum Beispiel aus einer über dem Leuchtmittel 104 angeordneten, zum Beispiel in Richtung des Leuchtmittels 104 konkav gewölbten Mischkammer 506 und einem um die Leuchtmittel 104 herum angeordneten, konischen oder trapezförmigen Reflektor 508 bestehen. Das Licht von den einzelnen LEDs 105 wird infolge Mehrfachreflexion zwischen Mischkammer 506 und Reflektor 508 gemischt und verlässt die Lichtmischkammer durch einen ringförmigen Spalt 510. Die Mischkammer 506 und der Reflektor 508 können aus einem diffus reflektierendem Material mit hoher Reflexion, zum Beispiel im Bereich von 99% im sichtbaren Spektrum, wie zum Beispiel aus MC-PET (Mikrozellen-Polyethylenterephthalat) bestehen.
Das Lichtsystem 100 kann einen Lichtgenerator 102 aufweisen, der in einem Halter 106 fixiert ist. Der Halter 106 kann der im Zusammenhang mit 2 beschriebene Halter 106 sein. Es können auch Halter 106 gemäß dem zweiten und dritten Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit 3 und 4 beschrieben wurden, eingesetzt werden. Der Halter 106 ist über eine Verbindung 602 mit der Wärmesenke 112 gekoppelt. Die Verbindung 602 kann eine Schraubverbindung, eine Pressverbindung oder eine Schweißverbindung sein.
Der Lichtgenerator 102 kann eine Leiterplatte 103 aufweisen, auf der erste elektrische Komponenten 606 und zweite elektrische Komponenten 608 angeordnet sein können. Die Leiterplatte 103 kann aus Kunststoff (z. B. FR4 oder CEM) oder aus Keramik bestehen oder eine Metallkernleiterplatte sein. Im Fall einer Metallkernplatine kann diese auch auf der Unterseite, insbesondere im Bereich der thermischen Ankopplung an die Wärmesenke 112, zur Verbesserung der elektrischen Isolationseigenschaften thermisch leitfähige Nanoteilchen aufweisen. Die Dicke h_PCB der Leiterplatte 103 kann zum Beispiel zwischen 0,7 und 2,5 mm liegen, wobei durch die Gestaltung des Andruckmittels 114 die Leiterplatte 103 immer mit einer ausreichenden Kraft F an die Wärmesenke 112 gedrückt wird. Durch die Höhe h₁ des Halters 106 und der Dicke h_PCB der Leiterplatte 103 wird eine maximale Höhe h_comp der ersten und der zweiten elektrischen Komponenten 606 und 608 vorgegeben. Der Halter 106 kann eine Höhe h₁ = 6,4 mm aufweisen. Die Höhe h von der Unterseite 115 der Leiterplatte 103 bis zur Abdeckung 124 kann 13 mm sein. Die Leiterplatte 103 und die Wärmesenke 112 können eine Breite von W_PCB = W_HS = 50 mm aufweisen. Der Halter 106 kann eine Breite von W_LH = 51 mm aufweisen.
Die Leiterplatte 103 bzw. der Lichtgenerator 102 kann in Schienen 111 eingeführt werden. Die Unterseite 115 der Leiterplatte 103 kann durch Andruckmittel 114 an die Wärmesenke 112 angepresst werden. Zwischen der Unterseite 115 der Leiterplatte 102 und der Wärmesenke 112 kann eine erste Funktionsfolie 600 angeordnet sein. Die erste Funktionsfolie 600 kann dabei um einen Bereich des Leuchtmittels 104 zentriert sein. Sie kann thermisch leitfähig sein und zum Verteilen von Wärme, die durch den Betrieb des Leuchtmittels 104 erzeugt wird, von der Leiterplatte 102 zur Wärmesenke 112 dienen. Sie kann eine Wärmeleitpaste oder ein „thermal interface material” (TIM) sein. Der thermische Widerstand zwischen der Leiterplatte 103 und der Wärmesenke 112 kann dadurch reduziert werden. Die erste Funktionsfolie 600 kann selbstklebend sein. Zur Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit vom Leuchtmittel 104 zur Wärmesenke 112 kann im Fall einer Leiterplatte aus Kunststoff die Leiterplatte im Bereich um das Leuchtmittel auch thermisch leitfähige Durchkontaktierungen, z. B. aus Kupfer (sog. Thermal vias) aufweisen.
Die Leiterplatte 103 kann eine zweite Funktionsfolie 610 aufweisen, die zwischen der Leiterplatte 103 und der Wärmesenke 112 angeordnet ist. Die zweite Funktionsfolie 610 kann dabei im Bereich des Leuchtmittels 104 zentriert sein. Sie kann zur elektrischen Isolation der Leiterplatte 103 von der Wärmesenke 112 dienen. Die zweite Funktionsfolie 610 kann weggelassen werden, falls auf andere Weise sichergestellt werden kann, dass ein Benutzer, der den Lichtgenerator 102 austauscht, nicht mit Netzspannung oder für einen Menschen gefährliche Spannung in Kontakt gerät.
6 zeigt eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems 100. Das dritte Ausführungsbeispiel kann mit dem zweiten Ausführungsbeispiel des Lichtsystems 100, wie es in Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde übereinstimmen, so dass die Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels auch für das dritte Ausführungsbeispiel des Lichtsystems 100 gelten kann.
Ein Lichtgenerator 102 kann von einer ersten Seite A in einen Halter 106 eingeschoben werden. Der Halter 106 kann dabei ein Halter 106 sein, der im Zusammenhang mit den 2, 3 oder 4 beschrieben wurde. Der Lichtgenerator 102 kann eine Leiterplatte 103 aufweisen, die in einer Vorrichtung 110 fixiert wird. Der Halter 106 weist Andruckmittel 114 auf, die durch das Einschieben des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 eine Unterseite der Leiterplatte 103 auf eine Wärmesenke 112, die in 6 nicht dargestellt ist, drücken, wie bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 4 beschrieben wurde. Beim Einschieben des Lichtgenerators 102 in den Halter 106 können erste elektrische Steckverbindungselemente 116, die an dem Lichtgenerator 102 oder der Leiterplatte 103 befestigt sind, und zweite elektrische Steckverbindungselemente 118, die an dem Halter 106 oder einer Leuchte befestigt sind, anschlagen. Die ersten elektrischen Steckverbindungselemente 116 und die zweiten elektrischen Steckverbindungselemente 118 können ineinander geschoben werden, um eine elektrische Verbindung des Lichtgenerators 102 für eine Stromversorgung und gegebenenfalls einen Datenaustausch zu ermöglichen. Der Halter 106 kann zum Fixieren des Lichtgenerators 102 eine Arretierung 402 aufweisen. Das Einschieben und das Herausziehen des Lichtgenerators 102 kann durch ein Loch 120, das an der ersten Seite A angeordnet sein kann, erleichtert werden. Der Lichtgenerator 102 kann eine Abmessung von 75 × 75 × 24 mm aufweisen.
Der Lichtgenerator 102 kann ein Netzteil und kann ein oder mehrere Treibermodule für das Leuchtmittel 104, zum Beispiel für eine oder mehrere LEDs 105, aufweisen. Er kann Sensoren aufweisen, mit denen zum Beispiel die Helligkeit geregelt werden kann. Er kann über ein Bussystem, welches über die Kontakte 116 und 118 mit der Leuchte in Verbindung steht, mit weiteren Komponenten der Leuchte oder eines übergeordneten Netzwerkes kommunizieren. Innerhalb der Leuchte können dies z. B. ein Netzteil, weitere Sensoren, sowie ein leuchtenintegriertes Kommunikationsmodul sein, welche mit der Außenwelt entweder drahtgebunden oder über Funk in Verbindung stehen. Die Leuchte kann ein weiteres Netzteil für die Stromversorgung des Busses, des embedded controllers und der Sensoren aufweisen. Sämtliche Elektronik, die zum Betrieb des Lichtsystems 100 erforderlich ist, kann auch im Lichtgenerator 102 angeordnet sein. Auf diese Weise kann bei einem Betrieb mit Netzspannung auf ein Vorschaltgerät verzichtet werden, wodurch kompakte Lichtsysteme 100 entstehen. Weiter kann mit dem Austausch des Lichtgenerators 102 auch die bisherige Elektronik durch eine energieeffizientere Elektronik ersetzt werden.
Die Leiterplatte 103 kann einen ersten Bereich 704 aufweisen, in dem erste elektrische Komponenten angeordnet sind, die mit Spannungen eines ersten Spannungsbereichs betrieben. Die Spannungen des ersten Spannungsbereichs können für Menschen ungefährlich sein. Der erste Bereich 704 kann sich zwischen der zweiten Seite B und der vierten Seite D in der Nähe der ersten Seite A befinden. Die betragsmäßig höchste Spannung in dem ersten Spannungsbereich kann eine Sicherheitskleinspannung (SELV) sein und geringer als 50 V Gleichspannung oder 20 V Wechselspannung sein. Die Gleichspannung kann zum Beispiel 48 V und die Wechselspannung kann zum Beispiel 15 V sein. Bei einer Sicherheitskleinspannung ist bei Verwendung einer Metallkernleiterplatte eine zusätzliche Isolation nicht notwendig.
Die Leiterplatte 103 kann einem zweiten Bereich 700 aufweisen, in dem zweite elektrische Komponenten angeordnet sind, die mit Spannungen eines zweiten Spannungsbereichs betrieben werden. Mindestens eine Spannung des zweiten Spannungsbereichs ist betragsmäßig größer als die Spannungen in dem ersten Spannungsbereich. Der zweite Spannungsbereich kann Spannungen einer Netzversorgung aufweisen, zum Beispiel 100 V, 110 V, 220 V und 230 V und kann für Menschen gefährlich sein. Der zweite Bereich 700 kann sich zwischen der zweiten Seite B und der vierten Seite D in Nähe der dritten Seite C befinden. Die maximale Ausdehnung des zweiten Bereichs von der dritten Seite C ist d_Mains Der erste Bereich 704 und der zweite Bereich 700 können voneinander durch eine Sicherheitsentfernung d_MainsSELV getrennt sein. Die Sicherheitsentfernung d_MainsSELV kann größer als eine Kriechspannung sein, die durch die Kriechstromfestigkeit des Materials der Leiterplatte 103 bestimmt wird. Falls die Leiterplatte 103 aus FR4 besteht und vor einer Netzspannung von 230 V geschützt werden soll, kann die Sicherheitsentfernung d_MainsSELV zum Beispiel größer als 6 mm sein.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die beiden Bereiche 700 und 704 durch verschiedene Leiterplatten, die miteinander in Verbindung stehen, realisiert sind. So könnte zum Beispiel der Bereich 704 durch eine Leiterplatte in Form einer Metallkernplatine realisiert sein, die die LEDs und zumindest eine Komponente 606, die an einer Sicherheitskleinspannung betrieben wird, enthält. Der Bereich 700 kann zum Beispiel durch eine FR4-Leiterplatte realisiert sein, die zumindest alle Bauteile enthält, die nicht an einer Sicherheitskleinspannung betrieben werden, wobei diese Leiterplatte elektrisch und mechanisch mit der Metallkernplatine verbunden ist und eine Einheit bildet, die wie die einstückige Leiterplatte 103 im Rahmen 106 befestigt ist.
Die Leiterplatte 103 kann einen Anfassbereich 706 aufweisen, der zwischen der zweiten Seite B und der vierten Seite D in der Nähe der ersten Seite A des Lichtgenerators 102 liegen kann. In dem Anfassbereich 706 kann der Lichtgenerator 102 ohne Gefahr vor elektrischen Schlägen zum Einschieben in und zum Herausziehen aus der Vorrichtung 110 angefasst werden. Um mit Netzspannung betrieben zu werden, müssen berührbare Bereiche der Leiterplatte doppelt oder verstärkt isoliert werden.
Das Leuchtmittel 104 kann aus vier Leuchtdioden 105 bestehen und eine Fläche von 20 × 20 mm² aufweisen. Das Leuchtmittel 104 kann auch mehr oder weniger als vier Leuchtdioden 105 aufweisen. Auch können andere Arten von strahlungsemittierenden Bauelementen eingesetzt werden. Die Strahlung des Leuchtmittels 104 kann den Halter 106 durch eine Öffnung 108 verlassen.
Der Lichtgenerator 102 kann eine erste Funktionsfolie 600 aufweisen, die auf einer Unterseite 115 der Leiterplatte 103 angeordnet sein kann. Die erste Funktionsfolie 600 kann unter einem Bereich des Leuchtmittels 104 angeordnet sein und kann eine größere Fläche aufweisen, als das Leuchtmittel 104. Sie dient zum Verteilen der Wärme, die durch das Leuchtmittel 104 erzeugt wird. Die erste Funktionsfolie 600 kann einen Abstand d_f1sELV zu einem Rand des ersten Bereichs 704 aufweisen.
Der Lichtgenerator 102 kann eine zweite Funktionsfolie 610 aufweisen, die die Leiterplatte 103 von dem zweiten Bereich 700 elektrisch isoliert. Wie in 6 gezeigt, kann der gesamte zweite Bereich 700 auf der zweiten Funktionsfolie 610 angeordnet sein. Die zweite Funktionsfolie 610 kann dabei größer als der zweite Bereich 700 sein und kann einen Rand um diesen bilden. Die zweite Funktionsfolie 610 kann einen Abstand d_f2Mains zum zweiten Bereich 700 aufweisen und kann einen Abstand d_f1f2 zu der ersten Funktionsfolie 600 aufweisen. Auf der dritten Seite C kann kein Rand erforderlich sein. Beim Bilden der Steckverbindung durch die ersten und zweiten elektrischen Steckverbindungselemente 116, 118 können zweite elektrische Komponenten 608, die mit Netzspannung betrieben werden, durch einen nichtleitenden Halter 106, zum Beispiel einem Halter, wie er in 4 gezeigt ist, berührungssicher abgedeckt werden. Die Wärmesenke 112 kann durch eine zweite Funktionsfolie 710 elektrisch von dem zweiten Bereich 700 isoliert werden.
Das Lichtsystem 100 kann weiter Befestigungen 702 für optische Elemente aufweisen. Die Befestigung 702 kann in der Nähe des Leuchtmittels 104 sein, zum Beispiel in der Mitte des Leuchtmittels 104 angeordnet sein und kann eine Öffnung sein. Das optische Element kann zum Beispiel eine Linse, ein Reflektor, eine Lichtmischkammer oder ein Streuelement sein, das das vom Lichtgenerator 102 erzeugte Licht gestaltet oder formt.
Das Lichtsystem 100 kann Befestigungen 122 für eine Abdeckung 124 aufweisen. Die Befestigungen 122 können Öffnungen oder Löcher sein und können jeweils an den Ecken des Halters 106 angeordnet sein. Gezeigt sind vier Befestigungen 122, es können auch mehr oder weniger Befestigungen 122 vorgesehen werden. Sie können auch beliebig entlang ersten Seite A, der zweiten Seite B, der dritten Seite C und der vierten Seite D angeordnet sein. Die Abdeckung 124 kann das gesamte oder einen Teil des Lichtsystems 100 abdecken.
7 zeigt eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtgenerators 102. Das Ausführungsbeispiel kann dem Lichtgenerator 102 des Ausführungsbeispiels, welches im Zusammenhang mit 6 beschrieben wurde, entsprechen, so dass dessen Beschreibungen hier gelten kann. Die Leiterplatte 103 kann eine Länge von d_PCB = 58 mm und eine Breite von W_PCB = 50 mm aufweisen.
Der Lichtgenerator 102 kann Kontakte 800 für die Stromversorgung des Lichtgenerators 102 aufweisen. Es können verschiedene Kontakte für verschiedene Spannungen vorgesehen sein. So kann ein Kontakt als Neutral, ein anderer für SELV-Spannungen, ein weiterer für einen Betrieb mit einem Konstantstrom und weitere für Spannungen von 100 V, 110 V, 230 V vorgesehen sein. Ein Kontakt kann für zukünftige Anwendungen vorgesehen und freigehalten werden. Über eine Kodierung 804, welche zum Beispiel durch die Position einer Aussparung 804 an der dritten Seite C realisiert sein kann, kann bestimmt werden, mit welcher Spannung das Leuchtmittel 104 betrieben werden soll. Der Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 lassen sich nur in einen entsprechend kodiertes und verdrahtetes zweites elektrisches Kontaktelement 118 einstecken. Das Lichtsystem 100 kann so für verschiedene Netzspannungen und Betriebsmodi (Pulsweitenmodulation, Konstantstrom, Konstantspannung, und so weiter) verwendet werden. Eine Zerstörung des Lichtgenerators 102 durch nicht bestimmungsgemäßen Betrieb, wie z. B. durch Anschluss an eine falsche Betriebsspannung kann somit verhindert werden.
Der Lichtgenerator 102 kann Kontakte 802 zur Datenkommunikation über ein Bussystem aufweisen, mit denen das Leuchtmittel 104 gesteuert werden kann oder über welche im Lichtgenerator 102 integrierte Sensorik oder von externen Sensoren bidirektional Daten übertragen kann. Auf diese Weise lassen sich intelligente Beleuchtungen realisieren.
Zusätzlich zu 6 sind erste elektrische Komponenten 606 gezeigt, die auf dem ersten Bereich 704 angeordnet sein können. Weiter sind die bereits erwähnten zweite elektrische Komponenten 608 gezeigt, die auf dem zweiten Bereich 700 angeordnet sein können. Die zweiten elektrischen Komponenten 608 können zur Spannungswandlung dienen. Die gewandelten Spannungen können für Menschen ungefährlich sein und zum Beispiel Sicherheitskleinspannung (SELV) sein und können an erste elektrische Komponenten 606 in dem ersten Bereich 704 übertragen werden. Die bereits erwähnten ersten elektrischen Komponenten 606 können Treiber für das Leuchtmittel 104 sein. Sie können auch Sensorik, sowie eine Kontrolleinheit zur Datenkommunikation sein und können mit den Kontakten 802 für Daten verbunden sein.
8 zeigt eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines Lichtgenerators 102. Die Leiterplatte 103 kann kreisförmig ausgeführt sein. Kreisförmige Leiterplatten 103 können in Strahlern (Spotlight) eingesetzt werden. Die Ausführungen zu den bisherigen Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 bis 7 gelten auch direkt oder auf die kreisförmige Form der Leiterplatte 103 abgewandelt, auch für das zweite Ausführungsbeispiel des Lichtgenerators 102. Anstelle von geraden Schienen 111 können gekrümmte Schienen eingesetzt werden und die Leiterplatte 103 kann ein Drehloch 900 aufweisen, in das ein Stift eingeführt werden kann. Das Loch 900 kann sich in dem Mittelpunkt der Leiterplatte 103 befinden.
Die Leiterplatte 103 weist wieder einen ersten Bereich 704 und einen zweiten Bereich 700 auf. Der erste Bereich 704 kann mit einer Spannung aus dem ersten Spannungsbereich betrieben werden, der zweite Bereich 700 mit einer Spannung aus dem zweiten Spannungsbereich, die betragsmäßig größer als eine Spannung aus dem ersten Spannungsbereich ist. Die erste Spannung kann eine Sicherheitskleinspannung (SELV) sein. Die zweite Spannung kann eine Netzspannung sein. Der erste Bereich 704 und der zweite Bereich 700 können voneinander durch einen Kriechstromsicherheitsabstand räumlich getrennt sein. Der erste Bereich 704 kann einfach isoliert sein. Der zweite Bereich 700 kann doppelt isoliert sein, zum Beispiel durch eine Isolationsfolie. Der erste Bereich 704 kann Kontakte 802 aufweisen, zum Beispiel für die Übertragung von Daten. Der zweite Bereich 700 kann Kontakte 800 aufweisen, zum Beispiel zum Anschluss von Netzspannung. Die Kontakte 800 und 802 können Teil des ersten elektrischen Steckverbindungselements 116 bilden. Die Rückseite der Leiterplatte kann geerdet sein.
Durch Drehen der Leiterplatte 103 um den Stift durch das Drehloch 900 können die ersten elektrischen Steckverbindungselemente 116 in zweite elektrische Steckverbindungselemente 118, die an einem Halter 106 oder einer Leuchte befestigt sind, hineingefügt werden und der erste und zweite Bereich 704 und 700 elektrisch angeschlossen werden. Die Leiterplatte 103 kann zu einem Anschlag gedreht werden und durch die Federspannung der Steckverbindung oder durch einen Einraster fixiert werden. Weiter kann durch Drehen der Leiterplatte 103 eine Unterseite 115 der Leiterplatte 103 mit einer Wärmesenke 112 verbunden, zum Beispiel an diese angepresst werden. Es können die gleichen oder ähnliche Andruckmittel 114 benutzt werden, die bereits im Zusammenhang mit den 1 bis 7 beschrieben wurden. Die Wärmesenke 112 kann Teil einer Leuchte sein. Durch die doppelte elektrische Isolierung des zweiten Bereichs 700 kann die Wärmesenke 112 beim Austausch des Lichtgenerators 102 ohne Gefahr angefasst werden. Der erste Bereich 704 kann über eine erste Funktionsfolie 600, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, mit der Wärmesenke 112 verbunden sein. Die Leiterplatte 103 kann Befestigungspunkte 702 für optische Bauelemente aufweisen.
Mit dem einen Schritt des Verdrehens wird die Leiterplatte 103 in den Schienen 111 fixiert, eine elektrische Verbindung zwischen dem Lichtgenerator 102 und den zweiten elektrischen Steckverbindungselementen 118 hergestellt, der Lichtgenerator 102 in der Vorrichtung arretiert und die Leiterplatte 102 auf die Wärmesenke 112 gedrückt.
9A bis 9F zeigen ein viertes Ausführungsbeispiel eines Lichtsystems 100. Der Halter 106 kann klappbar ausgeführt werden. Der Halter 106 weist einen Aufnahmebereich 501 und einen Rahmen 500 auf, der an dem Aufnahmebereich 501 befestigt ist. Der Rahmen 500 kann an einer seiner Seiten über ein Gelenk 502 drehbar mit dem Aufnahmebereich 501 befestigt sein, siehe 9A.
In einer ersten Position des Rahmens 500, die einem offenen Zustand der Vorrichtung 110 entspricht, ist der Rahmen 500 so gedreht, dass ein Lichtgenerator 102 in den Aufnahmebereich 501 angeordnet werden kann, siehe 9B.
Eine Leiterplatte 103 des Lichtgenerators 102 kann mit einer Seite, die erste elektrische Steckverbindungelemente 116 aufweist, in den Aufnahmebereich 501 eingefügt werden, siehe 9C. Beim Einfügen der Leiterplatte 103 können die ersten elektrischen Steckverbindungelemente 116 mit zweiten elektrischen Steckverbindungelement 118 zu einer elektrischen Steckverbindung verbunden werden. Die Seite der Leiterplatte 103 mit den ersten elektrischen Steckverbindungelementen 116 kann dabei der Seite des Halters 106 zugeführt werden, an der der Rahmen 500 drehbar mit dem Aufnahmebereich 501 befestigt ist. Die Leiterplatte 103 kann flach in dem Aufnahmebereich 501 aufliegen.
In einer zweiten Position des Rahmens 500, die einem geschlossenen Zustand der Vorrichtung 110 entspricht, wird der Rahmen 500 so gedreht, dass er den Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 auf einen Boden des Aufnahmebereichs 501 drückt und den Lichtgenerator 102 oder die Leiterplatte 103 so fixiert, siehe 9D. Der Rahmen 500 kann mit einer oder mehreren Seiten lösbar mit dem Aufnahmebereich 501 verbunden werden, so dass er nicht mehr drehbar ist. Die lösbare Verbindung kann zum Beispiel ein Clip-System sein, bei der eine Nase durch eine Federkraft in einer Vertiefung festgehalten wird. Der Rahmen 500 kann Andruckmittel 114 aufweisen, mit denen die Unterseite 115 der Leiterplatte 103 an eine Wärmesenke 112 gedrückt wird. Die Andruckmittel 114 können wie im Zusammenhang mit den 1 bis 8 beschrieben, ausgestaltet sein. Die Wärmesenke 112 kann im Bereich der Leuchtmittel 104 eine Erhöhung 503 aufweisen, siehe 9A, um die Unterseite 115 der Leiterplatte 103 besser an die Wärmesenke 112 anzupressen. Die Erhöhung 503 kann zum Beispiel einen Durchmesser von 20 mm haben. Wenn die Erhöhung Bestandteil der Leuchte ist, wie in 9E angedeutet, kann die Erhöhung z. B. durch Tiefziehen eines Metallbleches realisiert werden.
Nachdem die Leiterplatte 103 fixiert ist, kann ein Reflektor 504 an dem Halter 106 oder der Leuchte befestigt werden, siehe 9E. Unter dem Reflektor 504 ist Platz für erste und zweite elektronische Komponenten 606 und 608. Die ersten elektronischen Komponenten 606 können wie bereits bei den anderen Ausführungsbeispielen beschrieben in einem ersten Bereich 704 mit einer Spannung in einem ersten Spannungsbereich und die zweiten elektronischen Komponenten 608 können in einem zweiten Bereich 700 mit einer Spannung in einem zweiten Spannungsbereich betrieben werden.
Eine Abdeckung 124 kann auf dem Reflektor 504 angebracht werden, siehe 9F.
Alternativ zu einem Reflektor kann auch eine Lichtmischvorrichtung, wie sie im Zusammenhang mit 5 beschrieben wurde, verwendet werden. Hierbei kann der Reflektor für die Lichtmischkammer 508 über die Befestigung für das optische Element 702 fixiert werden. Die Mischkammer 506 kann über die Befestigung für die Abdeckung 122 fixiert werden. Auf diese Weise vergrößert sich der Platz, der für elektrische Komponenten 606 und 608 zur Verfügung steht.
Das klappbare Ausführungsbeispiel des Lichtsystems 100 erlaubt es, elektrische Komponenten 606, 608 mit einer größeren Dicke h_comp einzusetzen, da diese nicht mehr in die Vorrichtung 110 hinein geschoben werden müssen. Weiter sind dadurch Anwendungen möglich, in denen ein Einschieben des Lichtgenerators 102 oder der Leiterplatte 103 aufgrund des vorhandenen Platzes nicht möglich ist, wie zum Beispiel einer Unterbauleuchte (Downlight).
Mit dem Einlegen der Leiterplatte 103 in den Aufnahmebereich 501 und dem Umklappen des Rahmens 500 wird die Leiterplatte 103 in dem Halter 106 fixiert, eine elektrische Verbindung zwischen dem Lichtgenerator 102 und den zweiten elektrischen Steckverbindungselementen 118 hergestellt und die Leiterplatte 102 auf die Wärmesenke 112 gedrückt.
Die oben beschriebenen Lichtsysteme 100 können für direkte und indirekte Beleuchtung eingesetzt werden. Für den Austausch des Lichtgenerators 102 sind keine Schrauben oder Werkzeuge erforderlich. Die Wärmesenke 112 kann an dem Halter 106 befestigt sein oder an der Leuchte befestigt sein. Die Leuchte selbst kann eine durch Verformung hergestellte Erhöhung 503 aufweisen, die höchstens durch eine Funktionsfolie 600 getrennt einen direkten mechanischen Kontakt zur Unterseite 115 der Leiterplatte 103 hat. Als Wärmesenke 112 kann auch Baumaterial dienen, an dem der Halter 106 befestigt ist. Es sind Leuchten mit einer Höhe von weniger als 30 mm möglich. Durch das Montieren eines Lichtsystems 100 auf einem anderen Lichtsystem 100 mit einer gemeinsamen Wärmesenke 112 ist eine zweiseitig abstrahlende Leuchte möglich. Durch den minimalen Austausch von Bauteilen beim Ersetzen des Lichtgenerators 102 wird die Umwelt geschont. Da die Kosten für einen Austausch reduziert werden, ist es wahrscheinlich, dass Leuchtmittel und Elektronik mit effizienteren Leuchtmittel und Elektronik ausgetauscht werden.
Bezugszeichenliste

A: erste Seite
B: zweite Seite
C: dritte Seite
D: vierte Seite
E: fünfte Seite
F: sechste Seite
P: Anpresskraft
100: Lichtsystem
102: Lichtgenerator
103: Leiterplatte
104: Leuchtmittel
105: Leuchtdiode
106: Halter
108: Öffnung
110: Vorrichtung
111: Schiene
112: Wärmesenke
114: Andruckmittel
115: Unterseite der Leiterplatte
116: erstes elektrisches Steckverbindungselement
118: zweites elektrisches Steckverbindungselement
120: Loch
122: Befestigung für Abdeckung
124: Abdeckung
202: Feder
204: oberer Teil der Schiene
206: Richtungsänderung
300: Kugel
302: Feder
400: Verdickung
402: Arretierung
404: Federstruktur
500: Rahmen
501: Aufnahmebereich
502: Gelenk
503: Erhöhung
504: Reflektor
506: Lichtmischkammer
508: Reflektor für Lichtmischkammer
510: Spalt der Lichtmischkammer
600: erste Funktionsfolie
602: Verbindung Wärmesenke-Halter
604: Lichtformer
606: erste elektrische Komponente
608: zweite elektrische Komponente
610: zweite Funktionsfolie
700: zweiter Bereich
702: Befestigung für optisches Element
704: erster Bereich
706: Anfassbereich
800: Kontakte für Stromversorgung
802: Kontakte für Daten
804: Kodierung
900: Drehloch

Claims

Lichtsystem, umfassend: – einen Lichtgenerator (102), – einen Halter (106), und – eine Wärmesenke (112), wobei der Lichtgenerator (102) umfasst: – eine Leiterplatte (103), wobei die Leiterplatte (103) zumindest bereichsweise mit der Wärmesenke (112) verbunden ist, – mindestens ein Leuchtmittel (104), insbesondere eine Leuchtdiode (105), das auf der Leiterplatte (103) angeordnet ist, – mindestens eine erste elektronische Komponente (606), die auf einem ersten Bereich (704) der Leiterplatte (103) angeordnet ist, der mit Spannungen in einem ersten Spannungsbereich betrieben wird, – mindestens eine zweite elektronische Komponente (608), die auf einem zweiten Bereich (700) der Leiterplatte (103) angeordnet ist, der mit Spannungen in einem zweiten Spannungsbereich betrieben wird, wobei mindestens eine Spannung des zweiten Spannungsbereichs betragsmäßig größer ist als die Spannungen des ersten Spannungsbereichs, und – mindestens ein erstes elektrisches Steckverbindungelement (116), wobei der Halter (106) umfasst: – eine Vorrichtung (110) zum Fixieren des Lichtgenerators (102), wobei der Halter (106) mit der Wärmesenke (112) oder einer Leuchte verbunden ist.
Lichtsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Wärmesenke (112) in die Leuchte, an der der Halter (106) befestigt ist, integriert ist.
Lichtsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Halter (106) ein zweites elektrisches Steckverbindungelement (118) aufweist, welches zusammen mit dem ersten elektrischen Steckverbindungelement (116) eine elektrische Steckverbindung bildet.
Lichtsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Leuchte, an der der Halter (106) befestigt ist, ein zweites elektrisches Steckverbindungelement (118) aufweist, welches zusammen mit dem ersten Steckverbindungelement (116) eine elektrische Steckverbindung bildet.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (110) Schienen (111) zum Fixieren des Lichtgenerators (102) aufweist, wobei der Lichtgenerator (102) in die Vorrichtung (110) eingeschoben wird.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (110) einen Rahmen (500) und ein Gelenk (502) aufweist, wobei der Rahmen (500) über das Gelenk (502) drehbar mit der Vorrichtung (110) verbunden ist, wobei – in einer ersten Position des Rahmens (500) die Vorrichtung (110) freigegeben wird, so dass der Lichtgenerator (102) in die Vorrichtung (110) eingelegt werden kann, und – in einer zweiten Position des Rahmens (500) der Lichtgenerator (102) durch den Rahmen (500) in der Vorrichtung (110) fixiert wird und die Leiterplatte (103) gegen die Wärmesenke (112) gedrückt wird.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Vorrichtung (110) einen Stift aufweist und der Lichtgenerator (102) ein Drehloch (900) aufweist, in welches der Stift passt, so dass der Lichtgenerator (102) gegenüber der Vorrichtung (110) verdrehbar gelagert ist.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das erste elektrische Steckverbindungselement (116) und das zweite elektrische Steckverbindungselement (118) so angeordnet sind, dass beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators (102) in der Vorrichtung (110) ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten elektrischen Steckverbindungselement (116) und dem zweiten elektrischen Steckverbindungselement (118) entsteht.
Lichtsystem gemäß Anspruch 8, wobei beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators (102) in der Vorrichtung (110) der Lichtgenerator (102) durch ein Ineinandergreifen des ersten elektrischen Steckverbindungselements (116) und des zweiten elektrischen Steckverbindungselements (118) mechanisch in der Vorrichtung (110) fixiert wird.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Vorrichtung (110) Andruckmittel (114) zum Erzeugen eines Drucks (P) auf die Leiterplatte (103) des Lichtgenerators (102) aufweist, so dass eine Unterseite (115) der Leiterplatte (108) zumindest bereichsweise auf die Wärmesenke (112) gedrückt wird.
Lichtsystem gemäß Anspruch 10, wobei die Andruckmittel (114) so ausgestaltet sind, dass der Druck (P) beim Einschieben, beim Einlegen, beziehungsweise beim Verdrehen des Lichtgenerators (102) in der Vorrichtung (110) erzeugt wird.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, weiter aufweisend eine erste Funktionsfolie (600), wobei – die erste Funktionsfolie (600) zwischen der Wärmesenke (112) und der Unterseite (115) der Leiterplatte (103) unter dem Leuchtmittel (104) angeordnet ist, und – die erste Funktionsfolie (600) eine Fläche aufweist, die mindestens so groß ist, wie eine Fläche des Leuchtmittels (104), wobei die erste Funktionsfolie (600) thermisch leitend ist.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, weiter aufweisend eine zweite Funktionsfolie (610), wobei – die zweite Funktionsfolie (610) die Leiterplatte (103) von dem zweiten Bereich (700) elektrisch isoliert, und/oder – die zweite Funktionsfolie (610) die Wärmesenke (112) von dem zweiten Bereich (700) elektrisch isoliert.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei – der erste Spannungsbereich nach oben durch eine Sicherheitskleinspannung begrenzt ist, und – der zweite Spannungsbereich eine Netzspannung umfasst.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei der erste Bereich (704) von dem zweiten Bereich (700) mindestens durch einen Kriechstromabstand getrennt ist.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 15, wobei der Lichtgenerator (102) Sensorik aufweist und Datensignale der Sensorik über die Steckverbindung übertragen werden.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 3 bis 16, wobei der Lichtgenerator (102) so eingerichtet ist, dass er über die Steckverbindung Daten von anderen Geräten in einem übergeordneten Netzwerk empfängt.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei der Halter (106) weiter eine Befestigung für eine Abdeckung (124) umfasst, die zumindest einen Teil des Lichtsystems (100) abdeckt.
Lichtsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Halter (106) weiter eine Befestigung für ein optisches Element (702) umfasst, durch welches zumindest ein Teil einer Strahlung des Leuchtmittels (104).
Lichtsystem gemäß Anspruch 19, weiter umfassend ein optisches Element, insbesondere eine Linse, ein Reflektor, eine Lichtmischkammer oder ein Streuelement.