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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einem Halbleiter-Leuchtmittel und einem Gehäuse, in dem das Halbleiter-Leuchtmittel aufgenommen ist, wobei im Gehäuse ein Anschlussmodul zur Stromversorgung des Halbleiter-Leuchtmittels angeordnet ist.
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Leuchtvorrichtungen mit Halbleiter-Leuchtmitteln zeichnen sich durch eine hohe spezifische Leuchtkraft und damit geringem Energieverbrauch aus sowie durch eine lange Lebensdauer. Im Betrieb müssen die Halbleiter-Leuchtmittel gekühlt werden, da sowohl die Lebensdauer als auch die erzielte Effektivität mit der Temperatur der Leuchtmittel abnimmt. Mit der zunehmend steigenden Lichtleistung der Halbleiter-Leuchtmittel und damit auch steigender elektrischer Leistungsaufnahme steigt auch der Bedarf an einer effektiven Kühlung der Halbleiter-Leuchtmittel. Neben Kühlkörper und Halbleiter-Leuchtmittel ist im Gehäuse der Leuchtvorrichtung noch ein Anschlussmodul für das Halbleiter-Leuchtmittel, auch Treiberbaustein genannt, angeordnet, der einen zur Ansteuerung der Halbleiter-Leuchtmittel geeigneten Strom bereitstellt. Das Anschlussmodul wandelt zugeführte Netzspannung in eine Niederspannung zur Versorgung der Halbleiter-Leuchtmittel um. Optional ist zur Erzielung einer gewünschten räumlichen Abstrahlcharakteristik ein optisches Element, beispielsweise ein Reflektor und/oder eine Linsenanordnung vorgesehen.
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Insbesondere im Fall sogenannter Retrofit-Leuchtvorrichtungen, die in ihrer Form und im Hinblick auf den elektrischen Anschluss bekannten Ausgestaltungen von Leuchtvorrichtungen, beispielsweise Glühlampen oder Leuchtstoffröhren, angepasst sind, muss die Leuchtvorrichtung und entsprechend das Gehäuse bezüglich der Form und dem Aussehen engen Vorgaben genügen. In bislang bekannten Halbleiter-Leuchtvorrichtungen konnte dies nur mit einem relativ komplexen und mechanisch aufwendig zusammensetzbaren Aufbau erreicht werden. Entsprechend aufwendig gestaltet sich der Herstellungsprozess derartiger bekannter Leuchtvorrichtungen, was sich einerseits im Preis und andererseits auch in einer unzulänglichen Qualität widerspiegelt.
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Üblicherweise weist das Halbleiter-Leuchtmittel der Leuchtvorrichtung eine Trägerplatine auf, auf der eine oder mehrere Leuchtdioden (LEDs – light emitting diodes) montiert sind. Die Trägerplatine trägt und kontaktiert die LEDs. Sie dient weiter dazu, die von den LEDs abgegebene Wärme auf einen Kühlkörper abzuleiten.
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Eine weitere Wärmequelle innerhalb des Gehäuses der Leuchtvorrichtung stellt das Anschlussmodul dar. Das Ableiten der Wärme von elektronisches Komponenten des Anschlussmoduls gestaltet sich auch deshalb als problematisch, weil das Anschlussmodul möglichst kleine Abmessungen aufweisen muss, um im Gehäuse unauffällig angeordnet werden zu können. Dabei sollten weder optische Eigenschaften wie z.B. die Abstrahlcharakteristik beeinflusst werden, noch das Aussehen der Leuchtvorrichtung durch das Anschlussmodul bestimmt werden.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchtvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit einem Anschlussmodul, das kompakte Abmessungen und eine gute Wärmeabfuhr aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass auf mindestens einer Seite einer Leiterplatte mit Leiterbahnen des Anschlussmoduls ein Kühlblech angeordnet ist, das in thermischem Kontakt mit mindestens einer der Leiterbahnen steht. Die von elektronischen Komponenten des Anschlussmoduls abgegebene Wärme kann so über die Leiterbahnen an das Kühlblech weitergeleitet und über dieses an die Umgebung abgegeben werden.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung weist das Kühlblech einen flachen Abschnitt auf, der parallel zu der Leiterplatte des Anschlussmoduls ausgerichtet und von dieser beabstandet ist. Bevorzugt erstreckt sich der flache parallele Abschnitt über einen Großteil der Fläche der Leiterplatte. Mit einem derartigen Abschnitt kann das Kühlblech eine große Kühlfläche bereitstellen, ohne die Abmessungen des Anschlussmoduls nennenswert zu vergrößern.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung schließt sich an den flachen parallelen Abschnitt mindestens ein abgekanteter Abschnitt an, der mit einer freien Kante an der Leiterplatte aufliegt. Bevorzugt ist an der freien Kante des mindestens einen abgekanteten Abschnitts mindestens ein Lötbein ausgebildet, das in eine Bohrung der Leiterplatte eingesteckt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass der parallelen Abschnitt von der Leiterplatte des Anschlussmoduls beabstandet ist, wodurch Kurzschlüsse verhindert werden. Über die Kanten und ggf. die Lötbeine wird zudem der thermische Kontakt zu den Leiterbahnen hergestellt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung ist das Kühlblech mit der mindestens einen Leiterbahn verlötet, bevorzugt im mit der freien Kante des mindestens einen abgekanteten Abschnitts und/oder mit dem mindestens einen Lötbein. So wird ein besonders guter Wärmeübergang erzielt. Zudem fügt sich ein verlöten nahtlos in einen Bestückungsprozess ein, mit dem die elektronischen Komponenten mit der Leiterbahnen verbunden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung ist innerhalb des Gehäuses ein hohler metallischer Basiskörper angeordnet, auf dem das Halbleiter-Leuchtmittel festgelegt ist und der das Anschlussmodul umschließt. Der metallische Basiskörper dient als Träger und stellt gleichzeitig ein Kühlelement für das Halbleiter-Leuchtmittel dar, so dass eine gute Abfuhr der von dem Halbleiter-Leuchtmittel im Betrieb erzeugten Wärme erfolgt. Auch über das Kühlblech durch Strahlung und/oder Konvektion abgegebene Wärme wird von dem hohlen metallischen Basiskörper gut aufgenommen und nach außen abgeführt. Bevorzugt liegt dabei die Oberfläche des Basiskörpers eng an einer inneren Oberfläche einer Wandung des Gehäuses an, um einen möglichst guten Wärmeübergang zu ermöglichen.
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Die beschriebene Leuchtvorrichtung kann insbesondere gut als Retrofit-Leuchtvorrichtung ausgebildet sein, bei der beispielsweise ein Aussehen und ein Anschlussschema einer klassischen Glühbirne nachgeahmt werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Ausführungsbeispiele illustrieren weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Leuchtvorrichtung bzw. von Komponenten der Leuchtvorrichtung. Die Figuren zeigen:
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1 bis 3 jeweils ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtvorrichtung im Retrofit-Stil in schematischen Explosionsdarstellungen;
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4, 5 Details einer Leuchtvorrichtung eines Ausführungsbeispiels, jeweils in schematischen Schnittdarstellungen oder schematischen perspektivischen Ansichten; und
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6 ein Anschlussmodul für eine Leuchtvorrichtung in einer perspektivischen Gesamtansicht (6a) und einer Detailansicht (6b).
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In den 1 bis 3 sind drei verschiedene Ausführungsbeispiele einer anmeldungsgemäßen Leuchtvorrichtung jeweils in einer perspektivischen Explosionszeichnung dargestellt. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind in diesen wie den folgenden Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Bei allen drei dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Leuchtvorrichtung als Retrofit-Leuchtvorrichtung ausgestaltet, das heißt, dass sie sich im Hinblick auf den elektrischen Anschluss und auch die Formgebung an bekannten Leuchtmitteln, hier Glühbirnen mit Schraubgewinde (E14 oder E27), orientiert. Es wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Anmeldung gezeigten Merkmale auch in Leuchtvorrichtungen mit anderer Formgebung und/oder anderen Anschlusssockeln oder Anschlussmöglichkeiten umgesetzt sein können, einschließlich Leuchtvorrichtungen, die nicht als Retrofit-Leuchten ausgebildet sind. Teilweise sind die vorgestellten Merkmale auch in anderen Elektronik-Anwendungen einsetzbar, die keine Leuchtmittel aufweisen.
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Die Leuchtvorrichtung hat ein Gehäuse 10, das ein Gehäuseunterteil 11 und ein darauf aufgesetztes Gehäuseoberteil 12 aufweist, sowie einen gegenüber dem Gehäuseoberteil 12 am Gehäuseunterteil 11 angesetzten Sockel 13, der der Halterung der Leuchtvorrichtung in einer Fassung und der elektrischen Kontaktierung dient. Es kann eine Rastverbindung oder eine eine Schraubverbindung mit zusätzlichen Rastmitteln zur Verbindung des Gehäuseunterteils 11 und des Gehäuseoberteils 12 vorgesehen sein. Dazu sind die Teile im Verbindungsbereich entsprechend ineinander greifend ausgestaltet. Durch die Rastung wird verhindert, dass beim Übertragen eines Drehmoments die Verschraubung zwischen dem Gehäuseoberteils 12 und dem Gehäuseunterteil 11 auseinandergeschraubt werden kann. Auf diese Weise sind die beiden Gehäuseteile 11, 12 verdrehsicher zueinander festgelegt.
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Bis auf die kontaktierenden Flächen am Sockel 13 sind die einzelnen Teile des Gehäuses 10 aus Kunststoff gefertigt, bevorzugt in einem Spritzgussverfahren. Zumindest das Gehäuseoberteil 12 ist dabei transluzent, z.B. transparent oder opak, gehalten, um das von der Leuchtvorrichtung emittierte Licht abzugeben. Das Gehäuseoberteil 12 kann vorteilhaft in einem Spritblasverfahren hergestellt sein.
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In das Gehäuse 10 ist ein Basiskörper 20 eingesetzt, der in den hier gezeigten Fällen jeweils zweiteilig aufgebaut ist und eine Unterschale 21 und eine damit verbundene Oberschale 22 aufweist. Der Basiskörper 20 hat eine vielfältige Funktion inne. Er dient zum Beispiel zur Halterung eines Halbleiter-Leuchtmittels 30, nachfolgend Leuchtmittel 30 genannt, das auf der Oberschale 22 befestigt ist. Die Befestigung des Leuchtmittels 30 kann auf unterschiedliche Art erfolgen, beispielsweise durch eine Verklebung, Verschraubung oder Vernietung. In den in den 1–3 dargestellten Ausführungsbeispielen weist die Oberschale 22 an ihrer Oberseite, auf der das Leuchtmittel 30 montiert wird, eine integral angeformte Hülse 221 auf. Die Hülse 221 stellt ein zu beiden Seiten offenes Rohrstück dar, das am unteren Ende mit der Oberschale 22 fest verbunden ist. Die Hülse 221 kann nach Aufsetzen des Leuchtmittel 30 wie ein Niet aufgebörtelt werden, um das Leuchtmittel 30 festzulegen. Alternativ ist es auch möglich, in die Hülse 221 eine bevorzugt selbstschneidende Schraube einzudrehen, mit der das Leuchtmittel 30 festgelegt wird. Die Hüse 221 ermöglicht die Verwendung einer Schraube auch bei sehr dünner Materialstärke der Oberschale 22. Dabei kann vorgesehen sein, vor dem Einschrauben der Schraube von oben mit einem Stempel Kraft auf die Hülse 221 aufzubringen, wodurch sich die Umgebung der Hülse 221 auf der Oberseite der Oberschale 22 eindellt. Die Eindellung in der Oberschal 22 hat federnde Wirkung und sichert eine dauerhaft elastische Befestigung des Leuchtmittels 30.
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Weiter ist der Basiskörper 20 aus einem gut wärmeleitenden Material, bevorzugt einem Metall wie Aluminium, hergestellt und dient damit der Wärmeableitung von dem Leuchtmittel 30 produzierten Wärme. Sowohl die Unterschale 21 als auch die Oberschale 22 sind bevorzugt in einem Tiefziehverfahren hergestellt, was eine kostengünstige Fertigung bei möglichst geringen Wandstärken erlaubt. Besonders bevorzugt wird die Hülse 221 dabei bereits in dem Tiefziehverfahren mit ausgeformt. Die Hülse 221 ist also im Urformverfahren, mit dem die Oberschale 22 in ihre Grundform gebracht wird, ausgebildet. Auf diese Weise ist die Hülse 221 nicht nur einstückig mit der Oberschale 22 geformt, sondern auch in einem Herstellungsschritt.
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Die Unterschale 21 und die Oberschale 22 sind mechanisch belastbar miteinander verbunden, wodurch auch gute eine Wärmeleitung von der Oberschale 22 auf die Unterschale 21 gegeben ist, so dass auch die Unterschale 21 Wärme vom Leuchtmittel 30 aufnehmen und weiterleiten bzw. abgeben kann. Beide Elemente, Unterschale 21 und Oberschale 22, sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch aufgebaut, wobei die Verbindung beider Elemente miteinander durch eine Fügepassung erfolgt, ggf. unterstützt von Rastmitteln im Verbindungsbereich, zum Beispiel eine im Verbindungsbereich ausgebildete umlaufende Wulst oder Einkerbung.
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Zusammengesetzt ist der Basiskörper 20 im Wesentlichen kapselförmig, wobei in seinem inneren Hohlraum ein Anschlussmodul 40 aufgenommen ist. Das Anschlussmodul 40 dient der Umsetzung des über den Sockel 13 zugeführten Wechselstroms des Haus-Lichtnetzes, also beispielsweise im Spannungsbereich von 110 Volt bis 230 Volt, in einen zur Versorgung des Leuchtmittels 30 geeigneten Gleichstrom.
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Erfindungsgemäß sind Basiskörper 20 und das Gehäuseunterteil 11 miteinander verrastet. Zur Verrastung ist beispielsweise umlaufend an dem Gehäuseunterteil 11 ein Rastwulst 211 ausgeformt, der unter Rastvorsprüngen des Gehäuseunterteils 11 einrastet. Dabei ist die Verrastung so ausgebildet, dass eine Wärmeausdehnung des Basiskörpers 20, insbesondere der Unterschale 21 des Basiskörpers 20, keine unzulässige und materialzerstörende- oder ermüdende Belastung auf das Gehäuseunterteil 11 ausübt. Dabei ist ein guter Wärmekontakt zwischen der Unterschale 21 und dem Gehäuseunterteil 11 gegeben, so dass innerhalb der Leuchtvorrichtung entstehende Wärme unter anderem über das Gehäuseunterteil 11 abgegeben wird. Durchbrüche 212 sind vorhanden, durch die Führungsstege zur Aufnahme des Anschlussmoduls 40 ragen.
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Weiter sind nach unten, in Richtung des Sockels 13, in der Unterschale 21 Öffnungen vorgesehen, durch die Anschlussdrähte 41 des Anschlussmoduls 40 zum Sockel 13 hindurchgeführt sind. In die Oberschale 22 ist ebenfalls ein Durchbruch eingebracht, durch den eine elektrische Verbindung vom Leuchtmittel 30 zum Anschlussmodul 40 erfolgt. Diese kann beispielsweise über einen am Halbleiter-Leuchtmittel 30 vormontierten, beispielsweise angelöteten, Stecker 42 erfolgen.
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Wie die Ausführungsbeispiele der 1 bis 3 zeigen, kann das Leuchtmittel 30 eine ebene Trägerplatine 31 aufweisen, auf der eine Mehrzahl von Leuchtelementen, hier Leuchtdioden 32 (LEDs – light emitting diodes), angeordnet sind. Ein derartig ausgestaltetes Leuchtmittel 30 strahlt im Wesentlichen senkrecht zur Fläche der Trägerplatine 31 ab, also in Richtung der Symmetrieachse (Einschraubachse) der Leuchtvorrichtung. Um eine Abstrahlung auch senkrecht zu der Symmetrieachse zu erzielen, ist in den Ausführungsbeispielen der 1 und 3 ein optisches Element 50 vorgesehen, das in Abstrahlrichtung gesehen hinter dem Leuchtmittel 30 angeordnet ist und die Abstrahlcharakteristik der Leuchtvorrichtung beeinflusst. Das optische Element 50 ist in den gezeigten Ausführungsbeispielen auf der Oberschale 22 montiert.
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Das optische Element 50 ist bevorzugt ein ebenfalls in einem Tiefziehverfahren hergestelltes Metallelement, das aufgrund der Befestigung auf der Oberschale 22 oder unmittelbar an der Trägerplatine 31 auch Wärme aufnehmen und abgeben kann. Alternativ kann das optische Element 50 auch aus Kunststoff hergestellt sein, wobei transparente und/oder reflektierende Komponenten verwendet werden können.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 weist das optische Element 50 reflektierenden Flächen 51 auf, die rotationssymmetrisch trichterförmig ausgestaltet sind. Die reflektierende Flächen 51 lenken einen Großteil der von den Leuchtdioden 32 abgegebenen Strahlung radial nach außen ab. Zentral ist das optische Element 50 offen, so dass ein weiterer Teil der Strahlung axial austritt. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 umfasst das optische Element 50 eine Linse 52, die axial vor den Leuchtdioden 32 angeordnet ist. Die Linse 52 ist hier eine Zerstreuungslinse, die das von den Leuchtdioden 32 abgegebene Strahlungsbündel aufweitet und so die Abstrahlcharakteristik in radialer Richtung verbreitert. Wegen ihrer flachen Bauform kann die Linse 52 vorteilhaft als Fresnellinse ausgebildet sein. Es können auch optische Elemente 50 verwendet werden, die sowohl reflektierende Flächen 51 als auch Linsen 52 aufweisen.
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Die Komponenten der Leuchtvorrichtung sind im Hinblick auf eine mögliche Automatisierbarkeit des Herstellungsprozesses, insbesondere des Prozesses des Zusammensetzens der Leuchtvorrichtung, ausgebildet. Dieses beinhaltet beispielsweise, dass Teile leicht greifbar und orientierbar sind. Weiterhin sind Verbindungen zwischen den Teilen bevorzugt Schnapp- und/oder Rast- und/oder Füge-Verbindungen, die besonders bevorzugt in einer gemeinsamen Füge- bzw. Verrastungsrichtung zusammengesetzt werden können, besonders bevorzugt entlang der Symmetrieachse der Leuchtvorrichtung, die bei den dargestellten Sockeln 13 auch die Richtung ist, in der die Leuchtvorrichtung in eine Fassung eingeschraubt wird. Im Rahmen der Anmeldung wird diese Richtung auch als axiale Richtung bezeichnet.
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Die drei in den 1 bis 3 dargestellten Leuchtvorrichtungen unterscheiden sich in der genauen Formgebung ihrer Komponenten, den äußeren Abmessungen und der Lichtleistung. Dennoch weisen sie alle einen vergleichbaren Grundaufbau auf. Dieses ermöglicht, eine Mehrzahl von unterschiedlichen Leuchtvorrichtungen auf denselben Fertigungsstraßen automatisiert herzustellen, ohne dass bei einem Modellwechsel tiefgreifende Veränderungen an der Fertigungsstraße bzw. dem Fertigungsprozess erforderlich sind. Es wird so eine Art Baukastensystem an Konstruktionslösungen geschaffen, mit dem schnell auf Marktanforderungen und kleine Änderungen in den Komponenten, beispielsweise neue Leuchtmittel, reagiert werden kann. Neuentwicklungen können flexibel und schnell in neue Produkte integriert werden.
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In 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtvorrichtung in verschiedenen Darstellungen und verschiedenen Montagezuständen gezeigt. Die dort angegebene Befestigungsmöglichkeit für das Leuchtmittel 30 auf der Oberschale 22 kann beispielsweise für die Leuchtvorrichtungen der 1 bis 3 verwendet werden.
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In 4a ist zunächst die verwendete Oberschale 22 dargestellt. Die Oberschale 22 weist an ihrer Oberseite, auf der das Leuchtmittel 30 montiert wird, eine integral angeformte Hülse 221 auf. Die Hülse 221 stellt ein zu beiden Seiten offenes Rohrstück dar, das am unteren Ende mit der Oberschale 22 fest verbunden ist. Wie zuvor bereits erwähnt wurde, ist die Oberschale 22 bevorzugt aus Aluminium aus einem Tiefziehverfahren hergestellt. Besonders bevorzugt wird die Hülse 221 dabei bereits in diesem Tiefziehverfahren mit ausgeformt. Die Hülse 221 ist also im Urformverfahren, mit dem die Oberschale 22 in ihre Grundform gebracht wird, ausgebildet. Auf diese Weise ist die Hülse 221 nicht nur einstückig mit der Oberschale 22 geformt, sondern auch in einem Herstellungsschritt.
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In einem nächsten Montageschritt wird dann von oben mit einem Stempel Kraft auf die Hülse 221 aufgebracht, wodurch sich die Umgebung der Hülse 221 auf der Oberseite der Oberschale 22 eindellt. Von der Seite betrachtet ragt die Hülse 221 dann weniger hoch über die Oberfläche der Oberschale 22 hervor, wie das in 4b zu sehen ist.
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In 4b ist die Montage des Leuchtmittels 30 unter Zuhilfenahme der eingedrückten Hülse 221 dargestellt. Für die Montage des Leuchtmittels 30 kann die Leuchtvorrichtung bereits teilweise vormontiert sein. Konkret kann beispielsweise das Gehäuseunterteil 11 bereits auf den Sockel 13 auf- bzw. eingesetzt sein, vom Basiskörper 20 kann die Unterschale 21 in das Gehäuseunterteil 11 eingesetzt und mit diesem verrastet sein. Zu diesem Zweck kann umlaufend an dem Gehäuseunterteil 11 ein Rastwulst 211 ausgeformt sein, der unter Rastvorsprüngen des Gehäuseunterteils 11 einrastet. Zudem kann das Anschlussmodul 40 bereits in die Unterschale 21 eingesetzt sein, wobei die Anschlussdrähte 41 ggf. bereits mit dem Sockel 13 verbunden, beispielsweise verlötet oder in entsprechende Steckkontakte eingesteckt, sind.
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Nach Aufsetzen der Oberschale 22 auf die Unterschale 21 wird das Leuchtmittel 30 auf die Oberseite der Oberschale 22 aufgelegt, wobei die Hülse 221 zumindest teilweise durch einen dafür vorgesehenen Durchbruch der Trägerplatine 31 (in der 4 nicht mit Bezugszeichen versehen) dringt. Durch weitere, in der Figur ebenfalls nicht mit Bezugszeichen versehene Durchbrüche in der Trägerplatine 31 wird das Leuchtmittel 30 mittels des Steckers 42 mit dem Anschlussmodul 40 kontaktiert. Dieser Schritt wird im Zusammenhang mit 5 nachfolgend noch detaillierter erläutert.
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In einem nächsten Bearbeitungsschritt wird dann eine selbstschneidende Schraube 222 in die eingedrückte Hülse 221 eingeschraubt. Die Schraube weist bevorzugt ein Feingewinde auf, wobei die Länge der Hülse 221 einen guten Sitz der Schraube 222 ermöglicht. Durch das zuvor erfolgte Eindrücken der Hülse 221 hat sich um die Hülse herum eine Eindellung in der Oberschal 22 gebildet, die federnde Wirkung hat und eine dauerhaft elastische Befestigung des Leuchtmittels 30 sicherstellt. Auch bei Wärmeausdehnung der beteiligten Komponenten ist eine gleichmäßig hohe Anpresskraft des Leichtmittels 30 an die Oberschale 22 gegeben, die zu einem guten Wärmekontakt führt. Über die Hülse 221 und die Schraube 222 kann zudem eine zumindest einpolige elektrische Kontaktierung des Leuchtmittels 30 erfolgen.
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In den 4c und 4d ist die montierte Einheit aus Oberschale 22 und Leuchtmittel 30 nochmals in einer Seitenansicht bzw. einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
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5 zeigt ein vorteilhaftes Montageverfahren für den Stecker 42. Der Stecker 42 dient der elektrischen Kontaktierung des Leuchtmittels 30 mit dem Anschlussmodul 40, das in die Kavität des Basiskörpers eingesetzt ist. Das Anschlussmodul 40 ist in seinem unteren Bereich durch Führungsstege 114 geführt, die an der Innenseite des Gehäuseunterteils 11 ausgebildet sind und durch entsprechende Durchbrüche in der Unterschale 21 in das Innere des Basiskörpers 20 hineinragen. Diese Führung ist jedoch nicht so spielfrei, dass der obere Rand des Anschlussmoduls 40 exakt unterhalb der Öffnung in der Oberschale 22, durch die der Kontaktteil des Steckers 42 geführt wird, positioniert ist.
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In der Oberschale 22 sind seitlich zwei Durchbrüche 224 angeordnet (vgl. 4a, b und 5a), durch die im Montageprozess Arme 1, 2 eines Montage-Hilfswerkzeugs eingeführt werden. Dieser Montagezustand ist in der 5 dargestellt, wobei 5a eine seitliche Schnittansicht, 5b eine perspektivische Ansicht und 5c einen Horizontalschnitt wiedergibt.
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Wie insbesondere in dem Schnittbild der 5c zu erkennen ist, sind die Arme 1, 2 des Hilfswerkzeugs an ihrem vorderen, in das Innere des Basiskörpers 20 eingeführten Ende v-förmig eingeschnitten. Mit diesen v-förmigen Einschnitten wird eine Leiterplatte des Anschlussmoduls 40 gegriffen und zentriert. Das obere Ende des Anschlussmoduls 40 wird dadurch in eine korrekte Position geschoben, in der der Stecker 42 problemlos aufgesetzt werden kann.
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Ein anmeldungsgemäßes Anschlussmodul 40 ist in der 6 detaillierter dargestellt. 6a zeigt das Anschlussmodul 40 in einer perspektivischen Gesamtansicht. 6b zeigt einen Ausschnitt des Anschlussmoduls 40 ebenfalls in einer perspektivischen Ansicht detaillierter.
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Das Anschlussmodul 40 wird über die bereits beschriebenen Anschlussdrähte 41 mit Strom aus dem Licht-Netz versorgt. Dazu kontaktieren die Anschlussdrähte 41 entsprechende Kontraktflächen im Sockel 13.
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Basis des Anschlussmoduls 40 ist eine Leiterplatte 43 auf der Leiterbahnen 44 ausgebildet sind. Auf die Leiterbahnen 44 sind elektronische Komponenten 45 gelötet, hier beispielhaft SMD(Surface Mounted Device)-Komponenten. Die Leiterbahnen 44 tragen die elektronischen Komponenten 45 und kontaktieren sie untereinander. Zudem wird über die Leiterbahnen 44, die üblicherweise aus einer auf die Platine 43 aufgebrachten Kupferschicht in einem Ätz- oder Fräsprozess herausgearbeitet sind, Wärme von den Komponenten 45 abgeführt. Ebenfalls mit den Leiterbahnen 44 sind die Anschlussdrähte 41 verbunden. In einem den Anschlussdrähten 41 gegenüberliegenden Bereich sind aus der Leiterplatte 43 und den Leiterbahnen 44 Steckkontakte 42` gebildet, die mit dem Stecker 42 zur Kontaktierung des Halbleiter-Leuchtmittels 30 zusammen wirken (vgl. 5b).
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Zur effektiven Kühlung des Anschlussmoduls 40 ist ein Kühlblech 46 vorgesehen, dass mit einem parallel zur Leiterplatte 43 angeordneten flachen Abschnitt 47 einem Großteil der Fläche der Leiterplatte 43 überdeckt. Der parallele flache Abschnitt 47 ist von der Leiterplatte 43 und den elektronischen Komponenten beabstandet, so dass kein Kurzschluss zwischen Leiterbahnen 44 und/oder Komponten 45 hervorgerufen wird. Zusätzlich kann zum Schutz die Oberseite der Leiterplatte 43, ggf. einschließlich der Komponenten 45, mit einem Isolationslack überzogen sein. Ein solcher Lack kann auch auf der Unterseite des Kühlblechs 46 vorgesehen sein. Als Material für das Kühlblech 46 ist Kupfer, ggf. verzinnt, oder Messing gut geeignet.
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An zumindest zwei gegenüberliegenden Seiten ist das Kühlblech 46 abgewinkelt und weist entsprechend abgewinkelte Abschnitte 48 auf. Die abgewinkelten Abschnitte 48 können einfach um einen Winkel von 90° abgewinkelt sein, wie es im rechten oberen Teil der 6b zu erkennen ist. Alternativ können die Abschnitte auch zweifach um je 45° abgewinkelt sein, sodass eine Fase entsteht. Dieses ist bei den abgewinkelten Abschnitten 48 im unteren Bereich der 6b zu sehen.
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Am Ende der abgewinkelten Abschnitte 48 gehen diese in Lötbeine 49 über, mit denen sie in hier nicht sichtbaren Bohrungen in die Leiterplatte 43 eingesteckt sind. Im Bereich der Lötbeine 49 und gegebenenfalls auch entlang der freien Kanten der abgewinkelten Abschnitte 48 wird das Kühlblech 46 mit Leiterbahnen 44 verlötet. Auf diese Weise wird das Kühlblech 46 an der Leiterplatte 43 festgelegt und kann die über die Leiterbahnen 44 von den Komponenten 45 abgegebene Wärme aufnehmen. Diese Wärme kann das Kühlblech 46 insbesondere über die den großen, parallel zur Leiterplatte 43 ausgerichteten Abschnitt 47 über Konvektion und/oder Strahlung an die Umgebung abgeben.
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Das Kühlblech 46 verbessert die Wärmeabgabefähigkeit des Anschlussmoduls 40 erheblich, ohne seine kompakten Abmessungen nennenswert zu vergrößern.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 2
- Arm eines Montage-Hilfswerkzeugs
- 10
- Gehäuse
- 11
- Gehäuseunterteil
- 111
- Gewindeabschnitt
- 112
- Rastvorsprung
- 113
- Auflagerand
- 114
- Führungssteg
- 115
- Durchbruch
- 12
- Gehäuseoberteil
- 121
- Gewindeabschnitt
- 122
- Rastausschnitt
- 123
- Federzunge
- 13
- Sockel
- 20
- Basiskörper
- 21
- Unterschale
- 211
- Rastwulst
- 212
- Durchbruch
- 22
- Oberschale
- 221
- Hülse
- 222
- Schraube
- 223
- Eindellung
- 224
- Durchbruch
- 30
- Halbleiter-Leuchtmittel
- 31
- Trägerplatine
- 32
- Leuchtdiode (LED)
- 40
- Anschlussmodul
- 41
- Anschlussdraht
- 42
- Stecker
- 42‘
- Steckkontakte
- 43
- Platine
- 44
- Leiterbahn
- 45
- elektronisches Bauteil
- 46
- Kühlblech
- 47
- paralleler Abschnitt
- 48
- abgewinkelter Abschnitt
- 49
- Lötbein
- 50
- optisches Element
- 51
- reflektierende Fläche
- 52
- Linse
