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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung.
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Die so genannten „LED-Chip-Anordnungen” stellen bekanntlich die elektrischen Lichtquellen der neuen Generation dar, die zur Raumbeleuchtung eingesetzt werden können.
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Eine LED-Chip-Anordnung stellt eine Gruppe von jeweils aus einem Chip bestehenden LEDs dar, die in Serie oder parallel zueinander geschaltet und auf einem plattenförmigen Element montiert sind und deren freie Oberfläche mit einer flachen Phosphorschicht überzogen ist.
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Eine LED-Chip-Anordnung kann einen konzentrierten Lichtstrom beträchtlicher Stärke erzeugen, wie dies bei den herkömmlichen Lichtquellen wie etwa Leuchtstofflampen und Entladungslampen der Fall ist.
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Die LED-Chip-Anordnungen sind normalerweise in Form von Aluminium- oder Keramikplatinen vorzufinden, in welche die in Serie und parallel geschalteten LED-Chips integriert sind. Die emittierende Oberfläche ist im Allgemeinen rund, flach und trägt die Phosphorschicht, die, durch die Emission von blauem Licht aus den LED-Chips angeregt, die blaue Emission in rote, grüne und blaue Hauptkomponenten, aus denen das Weißlicht besteht, umwandelt.
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Die LED-Chip-Anordnungen entwickeln während ihres Betriebs eine beträchtliche Menge an Wärme, die entsprechend abgeführt werden muss, um einen einwandfreien Betrieb dieser Lichtquellen zu ermöglichen. Hierzu wird die Platinenfläche, die der Fläche mit der phosphorüberzogenen LED-Chip-Anordnung gegenüberliegt, normalerweise durch Auftragen einer Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit, an einem Kühlkörper angebracht, der aus einem üblicherweise gerippten und meistens aus Aluminium geformten Körper besteht.
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Sollte sich die Wärmeabführung durch den Kühlkörper als unzureichend erweisen, ist es erforderlich, auf die Stromversorgung der LED-Chip-Anordnung dahingehend einzuwirken, dass die abgegebene Leistung und folglich die von der LED-Chip-Anordnung erzeugte Wärme verringert wird. Aus diesem Grunde sind einige über eine LED-Chip-Anordnung verfügende Beleuchtungsgeräte mit einem Temperatursensor versehen, der mit dem Kühlkörper sowie mit einem Organ verbunden ist, das entlang des Stromversorgungskreislaufs des Geräts angebracht ist und die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom der LED-Chip-Anordnung verändern kann.
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In einem solchen Temperaturerfassungssystem hängen die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Erfassung offensichtlich von der Güte der Wärmeübertragung zwischen der mit der LED-Chip-Anordnung versehenen Platine und dem Kühlkörper ab. Sollte eine Verringerung der Wärmeübertragung infolge einer Verringerung des Haftvermögens zwischen Platine und Kühlkörper eintreten, würde der Temperatursensor eine beträchtlich geringere Temperatur als jene der Platine erfassen und folglich kein rechtzeitiges Einwirken auf die Stromversorgung ermöglichen, wodurch höchstwahrscheinlich eine Überhitzung der Platine stattfinden und die LED-Chip-Anordnung der Beschädigungsgefahr ausgesetzt werden würde.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lösung der vorstehend erwähnten Problemstellung durch die Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts mit einer LED-Chip-Anordnung, das eine höchstgenaue und zuverlässige Erfassung der Temperatur des mit der LED-Chip-Anordnung versehenen plattenförmigen Elements unabhängig von der Güte der thermischen Kopplung zwischen dem plattenförmigen Element und dem Kühlkörper ermöglicht.
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Im Rahmen dieser Aufgabenstellung besteht ein Ziel der Erfindung in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts, das eine einfache Montage des mit der LED-Chip-Anordnung versehenen plattenförmigen Elements am Trägerelement ermöglicht.
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Ein anderes Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts mit einer LED-Chip-Anordnung, dessen Stromverbindungen zwischen den verschiedenen Bauteilen ebenfalls einfach ausgeführt werden können.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Beleuchtungsgeräts mit einer LED-Chip-Anordnung, das zu wettbewerbsfähigen Preisen hergestellt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe sowie die Erreichung dieser und weiterer Ziele, die im Folgenden deutlicher werden, erfolgen durch ein Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung, das Folgendes umfasst:
- – ein Trägerelement, in dem ein Hauptaufnahmeteil ausgebildet ist;
- – ein plattenförmiges Element, das mit einer LED-Chip-Anordnung versehen ist und im Hauptaufnahmeteil angebracht ist;
- – elektrische Kontakte, die in sekundären im Trägerelement ausgebildeten Aufnahmeteilen angeordnet und die mit Kontaktarmen versehen sind, die sich zwischen dem Boden des Hauptaufnahmeteils und dem plattenförmigen Element vorstrecken, um Kontaktzonen zur Stromversorgung der LED-Chip-Anordnung zu berühren, die auf der dem Boden des Hauptaufnahmeteils zugewandten Fläche des plattenförmigen Elements ausgebildet sind;
dadurch gekennzeichnet, dass es einen Temperatursensor umfasst, der mit dem Trägerelement verbunden ist und mit dem plattenförmigen Element direkt in Kontakt steht.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der Beschreibung einer bevorzugten, aber nicht ausschließlichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts hervor, die beispielhaft, aber nicht einschränkend in den beigefügten Figuren dargestellt ist, wobei:
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1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts, das der Einfachheit halber ohne Kühlkörper dargestellt ist, zeigt;
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2 ebenfalls eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts ohne Kühlkörper darstellt, das jedoch umgedreht im Verhältnis zu 1 gezeigt wird;
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3 eine perspektivische Ansicht des Beleuchtungsgeräts aus 1 in zusammengebautem Zustand zeigt;
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4 eine perspektivische Ansicht des Beleuchtungsgeräts aus 1 in zusammengebautem Zustand zeigt, das im Verhältnis zu 3 umgedreht dargestellt ist;
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5 die Seite des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts, die zum Verbinden mit dem Kühlkörper bestimmt ist, in einer Zusammenbauphase zeigt;
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6 ein vergrößertes Detail aus 5 darstellt;
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7 das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät entsprechend der 5 in einer anderen Zusammenbauphase zeigt;
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8 ein vergrößertes Detail aus 7 darstellt.
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Unter Bezugnahme auf die vorstehend genannten Figuren umfasst das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät mit einer LED-Chip-Anordnung, das allgemein mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet ist, ein Trägerelement 2 aus elektrisch isolierendem Material, in dem ein Hauptaufnahmeteil 3 ausgebildet ist, worin ein mit einer LED-Chip-Anordnung 5 samt der entsprechenden Phosphorschicht versehenes plattenförmiges Element 4 angebracht ist.
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Das Trägerelement 2 weist eine flache Form auf und besteht vorzugsweise aus eingespritztem Kunststoffmaterial.
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Das plattenförmige Element 4, das mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehen ist, kann auf an sich bekannte Weise aus Aluminium oder Keramikmaterial hergestellt werden. Die LED-Chip-Anordnung 5 mit der entsprechenden Phosphorschicht ist als ein hervorstehender kreisförmiger Bereich in der Mitte einer der beiden Flächen größeren Ausmaßes des plattenförmigen Elements 4 erkennbar. Von der LED-Chip-Anordnung 5 ausgehend, erstrecken sich zwei Kontaktzonen 6a, 6b, die die beiden elektrischen Kontakte für die Stromversorgung der LED-Chip-Anordnung 5 bilden.
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Das Hauptaufnahmeteil 3 ist in einer der beiden Flächen größeren Ausmaßes des Trägerelements 2 vertieft ausgebildet und liegt in einem zentralen Bereich dieser Fläche des Trägerelements 2.
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In dieser Fläche des Trägerelements 2 sind sekundäre Aufnahmeteile 7a, 7b seitlich vom Hauptaufnahmeteil 3 ausgebildet, in denen elektrische Kontakte 8a, 8b, die mit Kontaktarmen 9a, 9b versehen sind, aufgenommen werden, die sich zwischen dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 und dem plattenförmigen Element 4 derart vorstrecken, dass sie die Kontaktzonen 6a, 6b auf der dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 zugewandten Fläche des plattenförmigen Elements 4 berühren.
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Das vorliegende erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät umfasst einen Temperatursensor 10, der mit dem Trägerelement 2 verbunden ist und mit dem plattenförmigen Element 4 direkt in Kontakt steht.
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Der Temperatursensor 10 ist zweckmäßig in einem anderen sekundären Aufnahmeteil 11 angebracht, das in derselben Fläche des Trägerelements 2, in der sich das Hauptaufnahmeteil 3 befindet, seitlich davon ausgebildet ist, und der Temperatursensor 10 verfügt über ein Kontaktelement 12, das sich zwischen dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 und der dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 zugewandten Fläche des plattenförmigen Elements 4 derart vorstreckt, dass der direkte Kontakt zwischen diesem Kontaktelement 12 des Temperatursensors 10 und der Fläche des mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehenen plattenförmigen Elements 4 mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit gewährleistet wird.
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Der Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 weist eine Öffnung 13 auf, die derart ausgebildet ist, dass der von der LED-Chip-Anordnung 5 eingenommene kreisförmige Bereich in dieser Öffnung 13 liegt, sodass der Durchgang des von der LED-Chip-Anordnung 5 erzeugten Lichtbündels ermöglicht wird.
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Der Temperatursensor 10 verfügt über einen Anschluss 14 für einen Verbinder eines doppeladrigen Kabels, über das der Anschluss des Temperatursensors 10 an den Stromversorgungskreislauf der LED-Chip-Anordnung 5 ermöglicht wird. Im Speziellen ist der Temperatursensor 10 dazu bestimmt, mit einem Regelorgan von bekanntem Typ verbunden zu werden, das entlang des Stromversorgungskreislaufs des Beleuchtungsgeräts vorgesehen ist und die Versorgungsspannung und/oder den Versorgungsstrom der LED-Chip-Anordnung 5 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur des plattenförmigen Elements 4 regeln kann, wie nachstehend deutlicher wird.
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Die elektrischen Kontakte 8a, 8b können aus profilierten Platinen aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, wobei die Kontaktarme 9a, 9b elastisch biegsam sind, sodass sie gegen die Kontaktzonen 6a, 6b, die auf dem plattenförmigen Element 4 ausgebildet sind, bei dessen Einfügung in das Hauptaufnahmeteil 3 gedrückt werden.
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Diese elektrischen Kontakte 8a, 8b können auf an sich bekannte Weise mit Schnellverbindern 15a, 15b für die Enden der Stromversorgungskabel 16a, 16b versehen werden.
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Das plattenförmige Element 4 ist im Hauptaufnahmeteil 3 lösbar angebracht, und es sind sinnvollerweise Mittel 17 zum Halten des plattenförmigen Elements 4 im Hauptaufnahmeteil 3 vorgesehen. Diese Haltemittel 17 erleichtern den Zusammenbau des Beleuchtungsgeräts gemäß dieser Erfindung.
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Genauer umfassen diese Haltemittel 17 einen Exzenterstift 18, der an einem Einschnitt 19 an einer der Seitenwände des Hauptaufnahmeteils 3 angebracht ist und der mit einer Seite des plattenförmigen Elements 4 bei dessen Einfügung in das Hauptaufnahmeteil 3 in Eingriff gelangen kann.
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Wie insbesondere aus den Figuren von 5 bis 8 hervorgeht, ist genauer betrachtet der Exzenterstift 18 drehbar in ein entsprechendes Aufnahmeteil 20 eingefügt, sodass seine Drehachse 18a senkrecht zur Lageebene des plattenförmigen Elements 4 ist. Der Exzenterstift 18 verfügt über einen zylindrischen Teil 21, der exzentrisch zur Drehachse 18a des Exzenterstifts 18 ist, sodass durch das Drehen des Exzenterstifts 18 um seine Drehachse 18a in Bezug auf das Trägerelement 2 der zylindrische Teil 21 mit einer Seite des plattenförmigen Elements 4 in Eingriff gelangt, das dadurch im Hauptaufnahmeteil 3 blockiert wird, wie aus den 7 und 8 hervorgeht, oder dieser zylindrische Teil 21 aus dem Eingriff mit dem plattenförmigen Element 4 gelöst wird, sodass sein Einfügen in das Hauptaufnahmeteil 3 oder seine Entnahme aus dem Hauptaufnahmeteil 3, wie aus den 5 und 6 ersichtlich, ermöglicht wird.
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Am axialen Endteil des Exzenterstifts 18, das dem Boden des Aufnahmeteils 20, in dem er angebracht ist, gegenüberliegt, ist ein Schlitz 22 ausgebildet, der dazu dienen kann, den Exzenterstift 18 mit einem Werkzeug, wie beispielsweise einem Schraubenzieher, zu drehen.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät umfasst ferner einen Reflektor 23, der mit dem Trägerelement 2 um die Öffnung 13 herum lösbar verbunden ist.
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Genauer gesagt ist auf der Fläche des Trägerelements 2, die der Fläche mit dem darin ausgebildeten Hauptaufnahmeteil 3 gegenüberliegt, um die Öffnung 13 herum ein hervorstehender Ring 24 mit bajonettverschlussartigen Nocken 25 vorgesehen, die in bajonettverschlussartige Schlitze 26 eingreifen können, mit denen die Grundplatte des Reflektors 23 entsprechend ausgestattet ist.
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Die Fläche des plattenförmigen Elements 4, die sich auf der dem Boden 3a des Hauptaufnahmeteils 3 gegenüberliegenden Seite befindet, ist dazu bestimmt, auf an sich bekannte Weise, wie beispielsweise mittels einer Paste mit hoher Wärmeleitfähigkeit, an einem Kühlkörper angebracht zu werden, der bekannter Art ist, der Einfachheit halber jedoch nicht dargestellt ist, und zur Abführung der von der LED-Chip-Anordnung erzeugten Wärme während ihres Betriebs dient.
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Im erfindungsgemäßen Beleuchtungsgerät ermöglicht der Temperatursensor 10, der im Trägerelement 2 integriert ist, eine höchst genaue und zuverlässige Erfassung der Temperatur des plattenförmigen Elements 4, das mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehen ist, unabhängig von der Güte der Wärmeübertragung zwischen dem plattenförmigen Element 4 und dem Kühlkörper. Der vom Temperatursensor 10 erfasste Temperaturwert, der dem Organ zur Regelung der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstroms der LED-Chip-Anordnung 5 übertragen wird, ermöglicht eine automatische Änderung der Versorgungsspannung und/oder des Versorgungsstroms der LED-Chip-Anordnung 5, wenn sich die Abführung der Wärme durch den Kühlkörper als unzureichend erweisen sollte, um die Temperatur des plattenförmigen Elements 4 unterhalb der Grenze zu halten, die füh einen einwandfreien Betrieb der LED-Chip-Anordnung 5 erforderlich ist.
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Bemerkenswert ist ferner die besonders einfache Montage des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts, da weder Lötarbeiten für die elektrische Verbindung der Kontaktzonen 6a, 6b zur Versorgung der LED-Chip-Anordnung 5 mittels der Elektrokabel 16a, 16b erforderlich sind, da dieser Kontakt durch die Elastizität der Kontaktarme 9a, 9b gewährleistet ist, noch Lötarbeiten zur Herstellung des Kontakts zwischen dem Temperatursensor 10 und der Fläche des mit der LED-Chip-Anordnung 5 versehenen plattenförmigen Elements 4. Die Montage des Reflektors 23 am Trägerelement 2 erweist sich ebenfalls als besonders einfach, da sie mittels einer Bajonettverbindung erfolgt.
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Der vorhandene Exzenterstift 18, der das Halten des plattenförmigen Elements 4 im Hauptaufnahmeteil 3 vor Durchführung der endgültigen Befestigung des plattenförmigen Elements 4 und des Trägerelements 2 am Kühlkörper ermöglicht, vereinfacht und beschleunigt weiter diese Montagephase des Beleuchtungsgeräts.
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Der Vollständigkeit halber sei angeführt, dass Bohrungen 27 das Trägerelement 2 durchlaufen, die beispielsweise zu dessen Befestigung am Kühlkörper dienen können.
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Das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät kann in komplexere Beleuchtungsgeräte eingegliedert werden, die gegebenenfalls aus mehreren erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräten bestehen und abhängig von den funktionellen und ästhetischen Anforderungen unterschiedliche Formen und Anordnungen aufweisen.
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In der Praxis ist festgestellt worden, dass das erfindungsgemäße Beleuchtungsgerät die zugrunde liegende Aufgabe vollkommen löst, da es eine genaue und zuverlässige Erfassung der Temperatur des mit der LED-Chip-Anordnung versehenen plattenförmigen Elements gewährleistet und folglich die Beibehaltung der Temperaturwerte der LED-Chip-Anordnung ermöglicht, die für einen einwandfreien Betrieb des Geräts erforderlich sind, sodass Gefahrensituationen und Beschädigungen der LED-Chip-Anordnung vermieden werden.
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Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Beleuchtungsgeräts besteht in der außerordentlich einfachen Montage und den damit verbundenen wettbewerbsfähigen Preisen.
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Das so konzipierte Beleuchtungsgerät kann Gegenstand zahlreicher Änderungen und Varianten sein, die alle unter das erfinderische Konzept fallen. Alle Details können ferner durch andere technisch gleichwertige Elemente ersetzt werden.
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In der Praxis können, soweit mit der spezifischen Anwendung vereinbar, die eingesetzten Materialien sowie die Abmessungen je nach Bedarf und Stand der Technik jeglicher Art sein.
