DE102015224674A1

DE102015224674A1 - Lampe mit rohrförmigem kolben

Info

Publication number: DE102015224674A1
Application number: DE102015224674.4A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Rieder; Patrick Hörner
Original assignee: Ledvance GmbH
Current assignee: Ledvance GmbH
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2017-06-14

Abstract

Eine Lampe (1) weist einen rohrförmigen Kolben (2), eine erste Endkappe (3; 22), die an einem ersten Endbereich auf den Kolben (2) aufgesetzt ist, eine zweite Endkappe (3; 24), die an einem zweiten Endbereich auf den Kolben (2) aufgesetzt ist, mindestens eine in dem Kolben (2) untergebrachte Leiterplatte (5) mit mindestens einer Halbleiterquelle (6) und einen in dem Kolben (2) untergebrachten und zwischen die Endkappen (3, 4; 22, 23) gespannten Zugmechanismus (7, 7a, 7b), wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) mindestens ein elastisch gedehntes Federelement (7, 7a, 7b) aufweist und die mindestens eine Leiterplatte (5) und der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) miteinander verbunden sind. Die Lampe ist insbesondere anwendbar auf rohrförmige Retrofitlampen, insbesondere zum Ersatz von herkömmlichen Leuchtstofflampen oder Linienlampen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lampe, aufweisend einen rohrförmigen Kolben, eine erste Endkappe, die an einem ersten Endbereich auf den Kolben aufgesetzt ist, eine zweite Endkappe, die an einem zweiten Endbereich auf den Kolben aufgesetzt ist und mindestens eine in dem Kolben untergebrachte Leiterplatte mit mindestens einer Halbleiterquelle. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf rohrförmige Retrofitlampen, insbesondere zum Ersatz von herkömmlichen Leuchtstofflampen oder Linienlampen.
WO 2014/001474 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse untergebrachten elektronischen Baugruppe, ferner aufweisend mindestens einen Verstellmechanismus, der auf zumindest einer Seite der elektronischen Baugruppe angeordnet ist, wobei der Verstellmechanismus in Wirkverbindung mit der elektronischen Baugruppe steht und von der Außenseite des Gehäuses betrieben werden kann, so dass die elektronische Baugruppe unter Spannung im Gehäuse gehalten wird. nachteilig hierbei ist, dass die elektronische Baugruppe eine einstückige Leiterplatte aufweisen muss, um die Zugkräfte aufnehmen zu können. Die Leiterplatte muss mechanischen Zugbeanspruchungen über die gesamte Lebensdauer der Beleuchtungsvorrichtung aushalten, und zwar auch Wechselbeanspruchungen, die z.B. durch ein Einschalten und/oder Ausschalten der Beleuchtungsvorrichtung auftreten. So wird sich die Leiterplatte während eines Einschaltens schnell erwärmen, während der Kolben noch kalt bleibt, wodurch die Leiterplatte durchhängt. Beispielsweise kann eine einen Meter lange Leiterplatte bei einer Längsausdehnung von nur 0,1 mm schon 10 mm durchhängen. Dafür ist eine Temperaturerhöhung von nur 10 K nötig. Auch ist eine genaue Einstellung der Zugspannung bei Produktionslinien mit hohem Durchsatz nur schwierig möglich.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit bereitzustellen, um ein temperaturbedingtes Verformen einer mit Lichtquellen bestückten Leiterplatte zumindest teilweise zu verhindern.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Lampe, aufweisend einen rohrförmigen Kolben, eine erste Endkappe, die an einem ersten Endbereich auf den Kolben aufgesetzt ist, eine zweite Endkappe, die an einem zweiten Endbereich auf den Kolben aufgesetzt ist, mindestens eine in dem Kolben untergebrachte Leiterplatte mit mindestens einer Halbleiterquelle und einen in dem Kolben untergebrachten und zwischen die Endkappen gespannten Zugmechanismus, wobei der Zugmechanismus mindestens ein elastisch gedehntes Federelement aufweist und die mindestens eine Leiterplatte und der Zugmechanismus zumindest abschnittsweise miteinander verbunden sind.
Diese Lampe weist den Vorteil auf, dass der zwischen den Endkappen durch das Federelement gespannte Zugmechanismus als ein Verstärkungselement oder als eine Auflage für die Leiterplatte wirkt und so einem Durchhängen der Leiterplatte entgegengewirkt wird. Dabei kann eine durch das Federelement aufgebrachte Zugkraft vergleichsweise genau und einfach eingestellt werden, beispielsweise durch seine Dimensionierung, seine Federkonstante usw. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Federelement auch die beiden Endkappen zueinander hingezogen und damit auch auf den Kolben gezogen werden. So kann einer Lockerung der Endkappen (die z.B. anfänglich mittels einer Presspassung an dem Kolben befestigt worden sind) aufgrund einer thermischen Ausdehnung und Alterung entgegengewirkt werden. Auch ermöglich es die Zugkraft, eine zum Aufsetzen der Endkappen auf den Kolben benötigte äußere Anpresskraft erheblich zu verringern, um eine gewünschte Reibungskraft zwischen Kolben und Endkappe zu erreichen, beispielsweise um einen Torsionstest gemäß IEC62776 zu bestehen. Dies wiederum vermindert eine Belastung des Kolbens und damit auch eine Ausschussquote bei der Montage.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Lampe eine Ersatz- oder Retrofitlampe zur Ersatz herkömmlicher rohrförmiger Lampen ist, z.B. zum Ersatz von Leuchtstofflampen oder Linienlampen. Der Kolben und zumindest eine der Endkappen kann dazu eine entsprechende Form aufweisen. So kann der Kolben beispielsweise zumindest ungefähr einer Form eines Kolbens einer T5- oder T8-Leuchtstofflampe entsprechen, und die Endkappen können in eine Fassung für herkömmliche G5- oder G13-Sockel passen, usw.
Es ist eine Weiterbildung, dass an nur einer der beiden Endkappen oder dass an beiden Endkappen elektrische Anschlusselemente vorhanden sind, z.B. Kontaktstifte oder Bajonettsockel. Die Endkappen können insbesondere jeweils eine Stirnwand und eine daran anschließende umlaufende Seitenwand aufweisen. Die auf den Kolben aufgesetzten Endkappen können von außen auf den Kolben aufgezogen und/oder innen in den Kolben eingesetzt sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass das mindestens eine Federelement mindestens eine Spiralfeder (als ein Beispiel einer dreidimensionalen Feder) aufweist. Auch kann das mindestens eine Federelement mindestens eine in Bezug auf ihre Längserstreckung nur in einer radialen oder lateralen Richtung streckbare Feder (z.B. eine aufgerollte oder wellenförmige Feder als Beispiele einer zweidimensionalen Feder) aufweisen. Zudem kann das mindestens eine Federelement ein in seiner Längsrichtung aufgrund von Unterschieden in seinem Querschnitt und/oder seines Aufbaus dehnbares Federelement (z.B. durch Nutzung von luftigem, streckbarem Metallgewebe als ein Beispiel einer eindimensionalen Feder) aufweisen.
Mindestens ein Federelement kann als ein ausreichend dünner, sich einfach längs erstreckender Körper – z.B. als ein Draht oder als ein Band – ausgebildet sein. Dabei ist es für eine hohe Dehnbarkeit vorteilhaft, dass ein Draht einen Durchmesser von nicht mehr als 0,5 mm aufweist, insbesondere von nicht mehr als 1/3 mm, insbesondere wenn zwei oder mehr parallel zueinander verlaufende Drähte verwendet werden. Das Band weist vorteilhafterweise eine Dicke zwischen 0,2 mm und 0,5 mm auf, insbesondere zwischen 0,3 mm und 0,4 mm.
Die Verwendung mehrerer (insbesondere zweier) nebeneinander verlaufender Drähte oder eines ausreichend breiten Bands als dem mindesten einen Federelement ist vorteilhaft, um eine Drehung der Leiterplatte um eine Längsachse der Lampe wirkungsvoll zu verhindern. Dazu kann das Band vorteilhafterweise eine Breite von ca. 5 mm oder mehr aufweisen.
Nicht als Federelemente mögen insbesondere Stäbe, Stangen, dicke Seile usw. angesehen werden, die für die vorliegende Lampe keine ausreichende Längsdehnung ermöglichen, da sie beispielsweise keinen ausreichend geringen Querschnitt aufweisen. Insbesondere sind mit einem Gewinde ausgerüstete Stäbe oder Stangen nicht geeignet.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode umfasst oder aufweist. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus mindestens ein die Endkappen direkt verbindendes Federelement aufweist. Es kann also mindestens ein Federelement direkt an beiden Endkappen befestigt sein und folglich direkt zwischen die beiden Endkappen gespannt sein. Das mindestens eine Federelement kann dann selbst als Auflageelement oder Träger für die Leiterplatte dienen. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil eines besonders einfachen Aufbaus des Zugmechanismus.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus zumindest ein Federelement und zumindest ein starres Element (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Zwischenelement" bezeichnet), die zwischen den Endkappen in Reihe angeordnet sind, aufweist. Das mindestens eine starre Zwischenelement kann insbesondere als ein Auflageelement oder Träger für mindestens eine Leiterplatte dienen. So lässt sich die Auflage der Leiterplatte besonders einfach anpassen. Auch lässt sich das starre Zwischenelement als ein Befestigungselement nutzen. Das Zwischenelement kann ebenfalls aus Metall bestehen. Eine Metalllage einer Metallkernplatine kann beispielsweise als ein solches Zwischenelement dienen, so dass in diesem Fall die Leiterplatte selbst als Zwischenelement dient.
Diese Ausgestaltung kann beispielsweise umfassen, dass ein starres Zwischenelement zwischen zwei Federelementen angeordnet ist und die Federelemente an jeweiligen endkappen befestigt sind. Alternativ kann das Zwischenelement zumindest an einem Ende direkt bzw. nicht-elastisch (z.B. nicht über ein Federelement) an einer Endkappe befestigt sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte nur an dem Zugmechanismus (und damit nicht mehr direkt an den Endkappen) befestigt ist. So kann eine Durchbiegung aufgrund einer thermisch unterschiedlichen Längenausdehnung von Kolben und Leiterplatte vermieden werden. Die Leiterplatte kann also insbesondere nur über den Zugmechanismus in dem Kolben gehalten werden. Alternativ kann die Leiterplatte an einer der Endkappen befestigt sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Kolben ein Glaskolben ist. Ein Glaskolben ist vorteilhafterweise starrer als ein Kunststoffkolben und zudem thermisch und chemisch widerstandsfähiger. Zudem weist ein Glaskolben günstigere Materialkosten (BOM("Bill of Materials")-Kosten) auf als ein Kunststoffkolben. Insbesondere mit einem Glaskolben weist die vorliegende Lampe einen hohen Kostenvorteil auf, da bisher Leiterplatten und Endkappen direkt an den Glaskolben geklebt werden, was hohe Herstellungskosten verursacht, welche die günstigeren BOM-Kosten des Glaskolbens als solchem zunichtemachen. Die vorliegende Lampe ermöglicht hingegen erheblich geringe Herstellungskosten, da auf ein Ankleben verzichtet wird.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die beiden Endkappen aus Metall bestehen. Diese weisen gegenüber Endkappen aus Kunststoff den Vorteil auf, dass sie einen Drehmoment-Test unbeschadet überstehen, eine besonders hohe Anpresskraft auf den Kolben ermöglichen und diese Anpresskraft auch lange halten können. Zudem sind Endkappen aus Metall besonders langzeitstabil.
Alternativ können die Endkappen aus Kunststoff bestehen, was sie besonders leicht und preiswert macht. Sie können insbesondere aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehen, was beispielsweise eine elektrische Isolierung von dadurch hindurchgeführten elektrischen Kontaktelementen erleichtert.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus bzw. seine mindestens eine zugbelastete Komponente aus Metall besteht, z.B. aus Stahl und/oder aus Aluminium. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer Aufbringung einer auch langzeitstabilen Zugspannung. Es ist vorteilhaft, dass eine ausreichende Zugspannung unter allen Arbeitsbedingungen der Lampe gegeben ist, insbesondere auch beim Einschalten der Lampe.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus mit der mindestens einen Leiterplatte mittels mindestens eines Verbindungselements oder Verbindungsmittels verbunden ist. So wird eine preiswerte Möglichkeit bereitgestellt, um die beiden Komponenten lösungsmittel- und ausdünstungsfrei miteinander zu verbinden. So kann eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Zugmechanismus und der Leiterplatte erzeugt werden. Bei der kraftschlüssigen Verbindung wird nach Überschreitung einer vorgegebenen Scherkraft auch ein Gleiten zwischen dem Zugmechanismus und der Leiterplatte ermöglicht, um ggf. auftretende geringe Spannungen und Verbiegungen zwischen diesen beiden Komponenten abzubauen. Bei einer kraftschlüssigen Verbindung von zwei Verbindungspartnern wird allgemein eine gegenseitige Verschiebung bei Aufbringung einer entsprechenden Kraft verhindert, solange eine durch Haftreibung bewirkte Gegenkraft nicht überschritten wird. Der Kraft- oder Reibschluss ist verloren und die Flächen rutschen aufeinander, wenn eine tangential wirkende Lastkraft größer als die Haftreibungskraft ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass – falls vorhanden – ein starres Zwischenelement des Zugmechanismus mit der zugehörigen Leiterplatte verbunden ist. Dies erleichtert eine Bereitstellung einer präzisen Auflage für die Leiterplatte.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das der Zugmechanismus und die Leiterplatte in mindestens ein Verbindungselement in Form eines gemeinsamen Klammerelements eingelegt sind. So kann der Kraftschluss mittels einer besonders einfachen Montage erreicht werden. Auch lassen sich so der Zugmechanismus und die Leiterplatte besonders einfach präzise zueinander positionieren.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das der Zugmechanismus – insbesondere in Form von mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden Drähten – zumindest abschnittsweise durch ein Klammerelement verläuft, in welches die Leiterplatte eingelegt ist. So kann eine besonders präzise und dauerhafte Befestigung der Leiterplatte an dem Zugmechanismus erreicht werden, und zwar mit besonders wenig Teilen und mittels einer besonders einfachen Montage. Beispielsweise können als Zugmechanismus oder Abschnitt davon zwei oder mehr parallel zueinander verlaufende Metall-Drähte verwendet werden, die durch ein Klammerelement z.B. aus Kunststoff, verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann als der Zugmechanismus oder Abschnitt davon ein Metallband verwendet werden, das durch ein Klammerelement z.B. aus Kunststoff verläuft.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus und die Leiterplatte durch mehrere in Reihe beabstandet angeordnete Klammerelemente zusammengehalten werden. Der Zugmechanismus und die Leiterplatte liegen dabei insbesondere direkt oder indirekt (z.B. getrennt durch eine elektrisch isolierende Lage) aufeinander auf. So kann eine Normalkraft zwischen dem Zugmechanismus und der Leiterplatte besonders präzise und einfach eingebracht werden. Der Zugmechanismus und die Leiterplatte können also entlang ihrer Längserstreckung an verschiedenen Längspositionen miteinander verklammert oder über andere Verbindungselemente mechanisch miteinander verbunden werden oder sein. Zudem kann so eine Abschattung einer Lichtabstrahlung besonders gering gehalten werden. Die Klammerelemente sind dazu vorteilhafterweise in Bereichen zwischen Halbleiterlichtquellen angeordnet. Die Klammerelemente sind vorteilhafterweise schmal, so dass sie den Zugmechanismus und die Leiterplatte nur lokal miteinander verbinden.
Es ist eine andere Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus und die Leiterplatte durch ein sich längserstreckendes Klammerelement zusammengehalten werden. Ein solches Klammerelement kann als ein profilartiger Körper vorliegen und z.B. extrudiert oder spritzgegossen worden sein.
Die Klammerelemente bestehen vorteilhafterweise aus Kunststoff.
Zusätzlich kann der Zugmechanismus mit der Leiterplatte auch verklebt sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus in die Leiterplatte integriert ist, oder umgekehrt. Die ermöglicht eine besonders einfach umsetzbare Montage und präzise Positionierbarkeit. Beispielsweise kann ein Metallkern einer Metallkernplatine als der Zugmechanismus oder als eine Komponente des Zugmechanismus dienen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus und die Leiterplatte mittels mindestens eines gemeinsamen Abstützelements in dem Kolben gegen seitliche Bewegung abgestützt sind. So wird ein Durchhängen der Leiterplatte besonders wirkungsvoll verhindert. Das Abstützelement kann zusätzlich auch als Verbindungselement ausgebildet sein oder dienen.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das Abstützelement einen sich innenseitig an dem Kolben andrückenden Ring aufweist oder als ein solcher Ring ausgebildet ist. Ein solches Abstützelement kann den Zugmechanismus und die Leiterplatte besonders sicher halten und bewirkt eine nur geringe ringsektorförmige Abschattung.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Abstützelement eine sich innenseitig an dem Kolben andrückende Säule aufweist oder als eine solche Säule ausgebildet ist. Ein solches Abstützelement kann besonders einfach in den Kolben eingesetzt werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Zugmechanismus und die Leiterplatte durch mehrere in Reihe beabstandet angeordnete Klammerelemente und Abstützelemente gehalten werden. So kann ein merkliches Durchhängen der Leiterplatte besonders wirkungsvoll verhindert werden. Die Klammerelemente und Abstützelemente können ein Klammerelement und ein Abstützelement, ein Klammerelement und mehrere Abstützelemente, mehrere Klammerelemente und ein Abstützelement oder mehrere Klammerelemente und mehrere Abstützelemente umfassen oder sein, und zwar in grundsätzlich beliebiger Reihenfolge.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass die Seitenwände der Endkappen innenseitig zumindest abschnittsweise kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Dies ergibt den Vorteil, dass eine besonders hohe Normalkraft auf den Kolben aufgebracht werden kann bzw. die Endkappe mit einer besonders großen Reibungskraft an dem Kolben gehalten werden kann. Unter einer kegelstumpfförmigen Ausbildung kann insbesondere verstanden werden, dass die Seitenwände entlang eines Längsabschnitts gegenüber ihrer Längsachse angeschrägt sind.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Seitenwände der Endkappen ausgehend von der Stirnwand innenseitig zuerst in Form eines kegelstumpfförmigen Abschnitts und dann in Form eines zylinderförmigen Abschnitts ausgebildet sind und ein Innendurchmesser des zylinderförmigen Abschnitts zumindest ungefähr einem Außendurchmesser eines entsprechenden Abschnitts des Kolbens entspricht. So wird vorteilhafterweise ein undefinierter Spalt zwischen der Endkappe und dem Kolben vermieden. Unter einem "entsprechenden Abschnitt" kann insbesondere derjenige Abschnitt des Glaskolbens verstanden werden, an dem der zylinderförmige Abschnitt der Endkappe aufliegt.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens eine Endkappe mindestens ein Durchgangsloch zur Befestigung des Zugmechanismus, insbesondere mindestens eines Federelements davon, aufweist. So kann eine sichere Befestigung des Zugmechanismus an dieser Endkappe mit einfach umsetzbaren Mitteln erreicht werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Endkappen aus Metall bestehen und mindestens einer der Endkappen ein Kunststoff-Überzug übergezogen ist, insbesondere ein kappenförmiger Kunststoff-Überzug. Der Kunststoff-Überzug kann an der metallischen Endkappe z.B. aufgerastet oder ausgeklipst werden. Dadurch kann ein Berührschutz in Bezug auf die Endkappen und eine sicherere elektrische Isolierung von aus der Endkappe herausragenden Kontaktelementen zueinander erreicht werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lampe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem Kolben der Lampe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit aufgesetzter Endkappe;
3 zeigt eine Endkappe in Vorderansicht auf deren Stirnwand;
4 zeigt in Seitenansicht eine durch Klammerelemente zusammengehaltene Kombination eines Federelements mit einer Leiterplatte;
5 zeigt die Komponenten aus 4 in Vorderansicht;
6 zeigt in Vorderansicht eine weitere durch mindestens ein Klammerelement zusammengehaltene Kombination von Federelementen mit einer Leiterplatte;
7 zeigt in Seitenansicht eine durch Klammerelemente und ein Abstützelement zusammengehaltene Kombination eines Federelements mit einer Leiterplatte;
8 zeigt in Vorderansicht ein Abstützelement mit einer davon zusammengehaltenen Kombination von Federelement und Leiterplatte;
9 zeigt in Vorderansicht ein weiteres Abstützelement mit einer davon zusammengehaltenen Kombination von Federelement und Leiterplatte; und
10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lampe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine rohrförmige Lampe 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Lampe 1 weist einen rohrförmigen Kolben 2 aus Glas auf. Der rohrförmige Kolben 2 kann z.B. T5- oder T8-kompatibel sein. Eine erste Endkappe 3 aus Metall (z.B. aus Aluminium oder Stahl) ist an einem ersten Endbereich auf den Kolben 2 aufgesetzt. Eine zweite Endkappe 4 ist an einem zweiten Endbereich auf den Kolben 2 aufgesetzt.
Längs in dem Kolben 2 ist eine bandförmige Leiterplatte 5 untergebracht, die an ihrer Oberseite mehrere in Reihe entlang der Leiterplatte 5 angeordnete Halbleiterlichtquellen in Form von LEDs 6 aufweist. Ferner ist längs in dem Kolben 2 ein Zugmechanismus 7 untergebracht, der zwischen die Endkappen 3 und 4 gespannt ist und dabei unter einer Zugspannung steht. Die Leiterplatte 5 und der Zugmechanismus 7 liegen zumindest abschnittsweise aufeinander und sind zudem kraftschlüssig miteinander verbunden.
Der Zugmechanismus 7 ist mit einem ersten Längsabschnitt 7a und einem zweiten Längsabschnitt 7b eingezeichnet. In einer Variante entspricht der gesamte Zugmechanismus 7 mindestens einem Federelement, z.B. mindestens einer Spiralfeder, mindestens einem dünnen Draht oder ein mindestens einem dünnen Band. In dieser Variante ist also auch der geradlinig eingezeichnete Längsabschnitt 7b ein Abschnitt des mindestens einen Federelements, und die spiralartige Darstellung des ersten Längsabschnitts 7a ist nur symbolisch zur Andeutung einer Ausbildung beider Längsabschnitte 7a und 7b des einheitlichen Federelements 7 als eine Zugfeder zu verstehen. In diesem Sinne kann auch auf eine Unterscheidung zwischen dem ersten Längsabschnitt 7a und dem zweiten Längsabschnitt 7b verzichtet werden.
In einer anderen Variante entspricht der gezeigte erste Längsabschnitt 7a dem mindestens einen elastisch dehnbaren Federelement, an das sich mechanisch in Reihe der nun als starres (praktisch nicht elastisch dehnbares) Zwischenelement ausgebildete zweite Längsabschnitt 7b anschließt. Der zweite Längsabschnitt 7b dient vor allem als eine Auflage für die Leiterplatte 5. Der zweite Längsabschnitt 7b kann einerseits an der ersten Endkappe 3 befestigt sein und andererseits mit dem ersten Längsabschnitt 7a verbunden sein. Der erste Längsabschnitt 7a ist dann einerseits mit dem zweiten Längsabschnitt 7b verbunden und andererseits an der zweiten Endkappe 4 befestigt. Der zweite Längsabschnitt 7b kann ebenfalls aus Metall bestehen und kann z.B. als ein dickeres Metallband ausgebildet sein.
Der Zugmechanismus 7 zieht die beiden Endkappen 3 und 4 aufeinander zu und somit auf den Kolben 2. Die Leiterplatte 5 nutzt den Zugmechanismus 7 zumindest abschnittsweise als Träger- oder Auflageelement ("Backbone") – insbesondere an dem zweiten Längsabschnitt 7b – und braucht deshalb nicht selbst an den Endkappen 3 und 4 befestigt zu sein.
Hier ragen nur durch die erste Endkappe 3 zwei Kontaktstifte 8 heraus, die gegen die Endkappe 3 elektrisch isoliert sind. Dadurch kann die Endkappe 3 z.B. GU5- oder GU13-kompatibel sein. Die beiden Kontaktstifte 8 sind über einen Treiber 9 mit der Leiterplatte 5 und damit auch mit den LEDs 6 verbunden und versorgen die LEDs 6 mit elektrischer Energie.
Die zweite Endkappe 4 weist keine elektrischen Anschlusselemente auf, sondern dient der nur mechanischen Befestigung in einer z. B. GU5- oder GU13-kompatiblen Fassung.
Die Endkappen 3 und 4 können aus Metallblech bestehen, z.B. aus Stahlblech.
Über die Endkappen 3 und 4 sind Kunststoff-Überzüge ("Kunststoff-Kappen" 10) übergezogen. Diese schützen den Kolben 2 und stellen eine elektrische Isolierung für die metallischen Endkappen 3 und 4 bereit. Zumindest eine der Kunststoff-Kappen 10 kann mindestens einen Befestigungsbereich zum Befestigen des Treibers 9 an der ersten Endkappe 3 aufweisen.
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus dem Kolben 2 der Lampe 1 mit aufgesetzter Endkappe 3 oder 4. Die Endkappe 3 oder 4 weist eine frontseitige Stirnwand 3a auf, welche für die erste Endkappe 3 durchbrochen und für die zweite Endkappe 4 geschlossen sein kann.
An die Stirnfläche 3a schließt sich ein erster Längsabschnitt 3b-1 einer Seitenwand 3b an, der kegelstumpfförmig ausgebildet ist und sich ausgehend von der Stirnfläche 3a aufweitet. Daran schließt sich ein zweiter, zylinderförmiger Längsabschnitt 3b-2 der Seitenwand 3b an. Ein Innendurchmesser di des Längsabschnitts 3b-2 entspricht einem Außendurchmesser da eines entsprechenden Abschnitts des Kolbens 2. Der Kolben 2 kann dort eine Rollierung (o. Abb.) aufweisen. Durch die Schräge des ersten Längsabschnitts 3b-1 kann eine besonders hohe Normalkraft zwischen der Endkappe 3 oder 4 und dem Kolben 2 aufgebracht werden, was beispielsweise zu einem besonders großen Reibungswiderstand gegen eine Drehung der Endkappe 3 oder 4 gegen den Kolben 2 führt. Durch den Zugmechanismus 7 wird diese Normalkraft weiter erhöht und auch langzeitstabil hoch gehalten. Und zwar kann durch den Zugmechanismus 7 die zum Andrücken benötigte äußere Anpresskraft Fp um einen Faktor 5 bis 10, ggf. sogar noch mehr, verringert werden. Wird beispielsweise ohne den Zugmechanismus 7 eine von außen aufzubringende Anpresskraft Fp zwischen ca. 200 N und 500 N benötigt, um die Endkappen 3 und 4 fest an dem Kolben 2 zu halten, so kann diese durch die Verwendung des Zugmechanismus 7 auf ca. 20 bis 50 N verringert werden. Ein vorteilhafter Schrägenwinkel α des ersten Längsabschnitts 3b-1 gegen eine Längsachse L kann beispielsweise 5° bis 10° betragen.
3 zeigt eine Endkappe 3 in Vorderansicht auf deren Stirnwand 3a. Die Stirnwand 3a weist zwei Löcher 11 zur Durchführung der Kontaktstifte 8 und hier z.B. zwei parallele, schlitzförmige Durchgangslöcher 12 zur Befestigung des Zugmechanismus 7 auf. Insbesondere kann so ein starres oder biegsames Ende des Zugmechanismus 7 durch zumindest eines der Durchgangslöcher 12 hindurchgefädelt und gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Zugmechanismus 7 an die jeweilige Endkappe 3 oder 4 angelötet, eingestanzt, eingehakt usw. werden. Der Zugmechanismus 7 kann zumindest teilweise in die Endkappe 3, 4 integriert sein.
4 zeigt in Seitenansicht eine durch Verbindungselemente in Form von Klammerelementen 13 (siehe auch 5) oder 14 (siehe auch 6) zusammengehaltene Kombination des Zugmechanismus 7 mit der Leiterplatte 5. Die Klammerelemente 13 oder 14 sind entlang der Längserstreckung der Leiterplatte 5 beabstandet angeordnet. Die Klammerelemente 13 oder 14 halten die Leiterplatte 5 radial formschlüssig und ggf. kraftschlüssig an dem Zugmechanismus 7, insbesondere an dessen zweiten Längsabschnitt 7b. Da der Zugmechanismus 7 aufgrund der Zugspannung nicht merklich durchhängt, hängt auch die Leiterplatte 5 nicht durch.
Das Verklammern kann bereits vor Einbringung in den Kolben 2 und damit unabhängig von einer Lampenmontage durchgeführt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Leiterplatte 5 durch Kleben, Verschweißen, Krimpen usw. mit dem zweiten Längsabschnitt 7b verbunden sein.
Anstelle der einzelnen Klammerelemente 13 oder 14 kann auch ein längs ausgedehntes Profil (o. Abb.) als Verbindungselement, insbesondere Klammerelement, verwendet werden. Ein solches Profil kann beispielsweise ein Extrusionsprofil, insbesondere aus Kunststoff, sein. Für den Fall, dass ein Kunststoff-Extrusionsprofil verwendet wird, kann der Zugmechanismus 7 zumindest abschnittsweise (z.B. der zweite Längsabschnitt 7b) in das Extrusionsprofil integriert werden. Dies kann beispielsweise an der Extrusions-Herstellungslinie nach dem Extrusionsvorgang als solchem durchgeführt werden. Folgend können integrierte Kunststoff/Feder- bzw. Zwischenelement-Endlosprofile in Stücke geschnitten bzw. konfektioniert werden. Insbesondere können der Zugmechanismus 7 an seinen Enden freigelegt werden. Ein Gewicht des extrudierten Kunststoffs ist gering und beträgt für eine Länge von 150 cm bei einer Breite von 10 mm und einer Dicke von 0,5 mm weniger als 10 g. Alternativ können die Verbindungselemente, insbesondere Klammerelemente 13 oder 14, auch durch Spritzgießen hergestellt werden. Hierbei kann der Zugmechanismus 7 zumindest abschnittsweise mit umspritzt werden.
5 zeigt die Komponenten aus 4 in Vorderansicht oder im Querschnitt mit Klammerelementen 13. Der Zugmechanismus 7, oder zumindest der zweite Längsabschnitt 7b davon, ist hier als ein Stahlband 15 mit einer Dicke zwischen 0,3 mm und 0,4 mm ausgebildet und mit der Leiterplatte 5 in das gemeinsame Klammerelement 13 eingelegt. Die Leiterplatte 5 ist dabei gegen das Stahlband 15 längsverschieblich, und zwar erst nach Überwinden eines Reibungswiderstands, der durch das Zusammendrücken von Stahlband 15 und Leiterplatte 5 erzeugt wird. Insbesondere wird das Stahlband 15 hier flächig an eine Unterseite der Leiterplatte 5 gedrückt. Um eine Drehung um die Längserstreckung (d.h. hier, gegen eine senkrecht aus der Bildebene vorstehende Achse) verhindern zu können, wird eine Breite des Stahlbands 15 von mindestens 5 mm bevorzugt. Um ein Durchhängen der Leiterplatte 5 für eine Lampe 1 einer Länge von 150 cm auf 1 mm zu beschränken, ist eine Zugspannung in dem Zugmechanismus 7 von ca. 31 N bis 35 N ausreichend. Um ein Durchhängen der Leiterplatte 5 für eine Lampe 1 einer Länge von 120 cm auf 1 mm zu beschränken, ist eine Zugspannung in dem Zugmechanismus 7 von ca. 20 N bis 22 N ausreichend.
Das in 5 gezeigte Klammerelement kann aber auch ein längsausgedehntes Klammerprofil sein, das anstelle der mehreren schmalen Klammerelemente 13 verwendet wird.
6 zeigt in Vorderansicht eine weitere, durch mehrere in Reihe angeordnete Klammerelemente 14 zusammengehaltene Kombination des Zugmechanismus 7 mit der Leiterplatte 5. Hier verläuft der Zugmechanismus 7 zumindest teilweise – beispielsweise mit seinem zweiten Längsabschnitt 7b – durch das Klammerelement 14, in welches die Leiterplatte 5 eingelegt ist. Zumindest der zweite Längsabschnitt 7b ist in Form zweier parallel verlaufender (elastisch dehnbarer oder nicht-dehnbarer) Drähte 16 ausgebildet. Die Drähte 16 können Stahldrähte sein, beispielsweise mit einem Durchmesser von 0,3 mm bis 0,35 mm. Sie wiegen dann ca. 4 g und können eine Zugkraft von ca. 200 MPa aufnehmen.
Die Klammerelemente 14 können gegen die Drähte 16 verschieblich sein, oder die Drähte 16 können fest mit den Klammerelementen 14 verbunden sein. Eine feste Verbindung kann z.B. durch Umspritzen der Drähte 16 mit den Klammerelementen 14 bei der Herstellung der Klammerelemente 14 erreicht werden. Die Klammerelemente 14 nehmen dann nur die Leiterplatte 2 klemmend auf.
Das in 6 gezeigte Klammerelement kann auch ein längsausgedehntes Klammerprofil sein, das anstelle der mehreren schmalen Klammerelemente 14 verwendet wird. Die Drähte 16 können dann z.B. in einem extrudierten Klammerprofil integriert sein.
7 zeigt in Seitenansicht eine durch Klammerelemente 13 oder 14 und ein Abstützelement 17 oder 18 zusammengehaltene Kombination des Zugmechanismus 7 mit der Leiterplatte 5. Die Klammerelemente 13 oder 14 und das Abstützelement 17 oder 18 sind beabstandet in Reihe entlang der Leiterplatte 5 angeordnet. Der Zugmechanismus 7 und die Leiterplatte 5 werden mittels des Abstützelements 17 oder 18 lokal an dem Kolben 2 gegen eine in Bezug auf die Längserstreckung seitliche oder radiale Bewegung abgestützt. So wird ein Durchhängen der Leiterplatte 5 noch sicherer vermieden, insbesondere falls der Zugmechanismus 7 sehr lang ist.
8 zeigt in Vorderansicht ein Abstützelement 17 mit einer davon zusammengehaltenen Kombination von Zugmechanismus 7 und Leiterplatte 5. Das Abstützelement 17 ist in Form einer Säule ausgebildet, durch welche der Zugmechanismus 7 und die Leiterplatte 5 verlaufen und die sich an zwei gegenüberliegenden Bereichen des Kolbens 2 abstützt, indem es sich dort innenseitig an den Kolben 2 andrückt.
9 zeigt in Vorderansicht ein weiteres Abstützelement 18 mit einer davon zusammengehaltenen Kombination von Zugmechanismus 7 und Federelement 5. Hier weist das Abstützelement 18 einen sich innenseitig an dem Kolben andrückenden Ring 19 auf, von dem nach innen weisend ein Halterungsbereich 20 zum insbesondere klammerartigen Halten des Zugmechanismus 7 und des Federelements 5 vorsteht.
Ein möglicher Prozess, um die Lampe 1 zu montieren, besteht darin, zunächst eine Kunststoff-Kappe 10, die einen Befestigungsbereich für den Treiber 9 aufweist, auf die erste metallische Endkappe 3 zu klipsen. Dann kann der Treiber 9 in die erste Endkappe 3 eingeschoben werden und mit den bereits an der Endkappe 3 befestigten Kontaktstiften 8 verbunden werden. Folgend kann ein (z.B. elastisch dehnbares und ggf. biegsames) Stahlband 15, das bereits mit der Leiterplatte 5 verbunden worden ist, mit der ersten Endkappe 3 fest verbunden werden. Danach kann dieses Stahlband 15 oder ein anderes Stahlband 15 zu der zweiten Endkappe 4 geführt werden, gespannt werden und dann mit der zweiten Endkappe 4 fest verbunden werden. Beispielsweise können zwei Stahlbänder 15 mit einem jeweiligen Ende einer Metallkernplatine verbunden sein, insbesondere mit dessen Metallkern. Auch können anstelle der Stahlbänder 15 freigelegte Abschnitte einer Metallkernplatine als Federelemente verwendet werden. Dann kann eine Kunststoff-Kappe 10 über die Endkappe 4 geschoben werden.
10 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Lampe 21 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Lampe weist keine Endkappen 22 und 23 aus Metall, sondern aus Kunststoff auf. Dadurch kann auf die Kunststoff-Kappen 10 verzichtet werden. Ansonsten können die Endkappen 22 und 23 ähnlich zu den Endkappen 3 und 4 geformt sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So kann der Zugmechanismus zumindest abschnittsweise in die Leiterplatte integriert sein. Beispielsweise kann eine Metalllage oder ein Metallkern einer Metallkernplatine einen elastisch federnden einen starren Abschnitt des Zugmechanismus darstellen. In diesem Fall können beispielsweise auf Verbindungselemente wie Klammerelemente usw. verzichtet werden.
Auch kann das Klammerelement 14 mit einem darin integrierten Stahlband 15 versehen sein.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Lampe
2: Kolben
3: Erste Endkappe
4: Zweite Endkappe
5: Leiterplatte
6: LED
7: Zugmechanismus
7a: Erster Längsabschnitt des Zugmechanismus
7b: Zweiter Längsabschnitt des Zugmechanismus
8: Kontaktstift
9: Treiber
10: Kunststoff-Kappe
11: Löcher
12: Durchgangslöcher
13: Klammerelement
14: Klammerelement
15: Stahlband
16: Draht
17: Abstützelement
18: Abstützelement
19: Ring
20: Halterungsbereich
21: Lampe
22: Erste Endkappe
23: Zweite Endkappe
3a: Stirnwand der Endkappe
3b: Seitenwand der Endkappe
3b-1: Erster Längsabschnitt der Seitenwand
3b-1: Zweiter Längsabschnitt der Seitenwand
da: Außendurchmesser des Kolbens
di: Innendurchmesser des zweiten Längsabschnitts der Seitenwand
Fp: Anpresskraft
L: Längsachse
α: Schrägenwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2014/001474 [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC62776 [0006]

Claims

Lampe (1; 21), aufweisend – einen rohrförmigen Kolben (2), – eine erste Endkappe (3; 22), die an einem ersten Endbereich auf den Kolben (2) aufgesetzt ist, – eine zweite Endkappe (4; 23), die an einem zweiten Endbereich auf den Kolben (2) aufgesetzt ist, – mindestens eine in dem Kolben (2) untergebrachte Leiterplatte (5) mit mindestens einer Halbleiterquelle (6) und – einen in dem Kolben (2) untergebrachten und zwischen die Endkappen (3, 4; 22, 23) gespannten Zugmechanismus (7, 7a, 7b, 15; 16), wobei – der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) mindestens ein elastisch gedehntes Federelement (7, 7a, 7b, 15; 16) aufweist und – die mindestens eine Leiterplatte (5) und der Zugmechanismus (7, 7a, 7b, 15; 16) miteinander verbunden sind.
Lampe (1; 21) nach Anspruch 1, wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) mindestens ein die Endkappen (3, 4; 22, 23) direkt verbindendes Federelement (7, 7a, 7b, 15; 16) aufweist.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) zumindest ein Federelement (7a) und zumindest ein starres Zwischenelement (7b), die zwischen den Endkappen (3, 4) in Reihe angeordnet sind, aufweist.
Lampe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kolben (2) ein Glaskolben ist und die beiden Endkappen (3, 4) sowie der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) aus Metall bestehen.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b, 15; 16) mit der mindestens einen Leiterplatte (5) mittels mindestens eines Verbindungselements (13, 14) verbunden ist.
Lampe (1; 21) nach Anspruch 3, wobei der Zugmechanismus (7, 15) und die Leiterplatte (5) in mindestens ein Verbindungselement (13) in Form eines gemeinsamen Klammerelements eingelegt sind.
Lampe (1; 21) nach Anspruch 6, wobei der Zugmechanismus (7, 16) zumindest abschnittsweise durch ein Klammerelement (14) verläuft, in welches die Leiterplatte (2) eingelegt ist.
Lampe (1; 21) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b, 15; 16) und die Leiterplatte (5) durch mehrere in Reihe beabstandet angeordnete Klammerelemente (13, 14) zusammengehalten werden.
Lampe (1; 21) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zugmechanismus zumindest abschnittsweise in die Leiterplatte integriert ist.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) und die Leiterplatte (5) mittels mindestens eines gemeinsamen Abstützelements (17; 18) in dem Kolben (2) gegen seitliche Bewegung abgestützt sind.
Lampe (1; 21) nach Anspruch 10, wobei das Abstützelement (17) einen sich innenseitig an dem Kolben (2) andrückenden Ring (19) oder das Abstützelement (17) eine sich innenseitig an dem Kolben (2) andrückende Säule aufweist.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zugmechanismus (7, 7a, 7b) und die Leiterplatte (5) durch mehrere in Reihe beabstandet angeordnete Klammerelemente (15; 16) und Abstützelemente (17; 18) gehalten werden.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwände (3b) der Endkappen (3, 4) innenseitig zumindest abschnittsweise (3b-1) kegelstumpfförmig ausgebildet sind.
Lampe (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Seitenwände (3b) der Endkappen (3, 4) ausgehend von einer Stirnwand (3a) innenseitig zuerst in Form eines kegelstumpfförmigen Abschnitts (3b-1) und dann in Form eines zylinderförmigen Abschnitts (3b-2) ausgebildet sind und ein Innendurchmesser (di) des zylinderförmigen Abschnitts (3b-2) einem Außendurchmesser (da) eines entsprechenden Abschnitts des Kolbens (2) entspricht.
Lampe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Endkappen (3, 4) aus Metall bestehen und mindestens einer der Endkappen (3, 4) ein Kunststoff-Überzug (10) übergezogen ist.