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Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Lichtquelle, welche ein ringartiges Gehäuse aufweist, an dem ein LED-Modul positioniert ist.
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LED-Module dieser Art sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise auch von der Anmelderin vertrieben. Derartige so genannte Spotlight-Module beinhalten die für die Lichterzeugung verantwortlichen LEDs auf LED-Modulen, die im Rahmen der so genannten COB-(Chip an Board)-Technologie erstellt werden, bei der der bzw. die LED-Chips direkt auf eine hoch wärmeleitende Aluminium-Platine gebonded werden. Es hat sich herausgestellt, dass hierbei eine effizientere Ableitung der während des Betriebs entstehenden Wärme erzielt werden kann und gleichzeitig hohe Leuchtstärken erhalten werden. Üblicherweise ist ein derartiges Spotlight-Modul derart ausgeführt, dass ein Gehäusering mit Federkontakten zur elektrischen Kontaktierung auf das LED-Modul aufgesetzt wird, wobei dann die an der Rückseite des LED-Moduls vorgesehene Aluminiumplatte für die Wärmeabfuhr verantwortlich ist. Derartige LED-Lichtquellen haben sich bewährt und werden vielfältig eingesetzt.
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Trotz allem kann auch bei diesen LED-Lichtquellen nicht vollständig ausgeschlossen werden, dass während des Betriebs der Lichtquelle die Temperatur im Bereich des LED-Moduls derart stark ansteigt, dass eine Beschädigung der elektronischen Komponenten, insbesondere der LED-Chips zu befürchten ist. Aus dem Stand der Technik sind deshalb unterschiedliche Möglichkeiten bekannt, einen entsprechenden Übertemperaturschutz zu realisieren, mit dessen Hilfe sichergestellt wird, dass bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur die Lichtquelle gegebenenfalls deaktiviert wird, um Temperaturschäden zu vermeiden. Bekannt ist beispielsweise die Verwendung spezieller Temperatursensoren, die dann in geeigneter Weise mit dem für die Stromversorgung der Lichtquelle verantwortlichen LED-Konverter kommunizieren und diesen gegebenenfalls dazu veranlassen, eine Stromversorgung der Lichtquelle vorübergehend zu unterbrechen, um die Temperatur wieder zu senken. Alternativ hierzu ist auch das Anbringen eines so genannten PTC-Widerstand in räumlicher Nähe zu den LED-Chips bekannt, wobei dieser jedoch gegebenenfalls die Effizienz der Lichtquelle insgesamt beeinträchtigt. Ferner besteht ein weiterer Nachteil bei bekannten Lösungen darin, dass zur Realisierung des Übertemperaturschutzes zusätzliche Bauteile eingesetzt werden, die auch einen entsprechenden Platzbedarf nach sich ziehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabenstellung zugrunde, eine neue Möglichkeit zur Realisierung eines Übertemperaturschutzes für LED-Lichtquellen der oben beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen.
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Die Aufgabe wird durch eine LED-Lichtquelle, welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, die zur Kontaktierung des LED-Moduls üblicherweise vorgesehenen Federkontakte aus Bi-Metall-Material zu fertigen und derart auszugestalten, dass bei Erreichen einer definierten Temperatur im Bereich der Federkontakte die Kraft durch die Bi-Metalle die Federkraft übersteigt und dementsprechend ein Trennen des elektrischen Kontakts erfolgt. Der Übertemperaturschutz wird also dadurch erzielt, dass die Bi-Metall-Kraft automatisch ein Abschalten der Stromversorgung des LED-Moduls bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur bzw. eines vorgegebenen Temperaturbereichs bewirkt. Sobald sich als Ergebnis hiervon das LED-Modul wieder entsprechend abgekühlt hat, übersteigt dann wiederum die Federkraft die Bi-Metall-Kraft und es kommt zu einem automatischen Wiedereinschalten des Moduls.
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Der entscheidende Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht dabei darin, dass zur Realisierung des Übertemperaturschutzes auf ohnehin bereits vorhandene Elemente der LED-Lichtquelle, nämlich die Federkontakte zurückgegriffen werden kann. Es sind dementsprechend keine zusätzlichen Elemente oder Bauteile erforderlich, die zu deutlich höheren Kosten beziehungsweise zu einer Erhöhung des Platzbedarfs führen würden.
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Erfindungsgemäß wird deshalb eine LED-Lichtquelle vorgeschlagen, welche ein ringartiges Gehäuse, welches einen Aufnahmeraum bildet, sowie ein an dem Gehäuse angeordnetes LED-Modul aufweist, das zumindest einen LED-Chip aufweist, wobei zumindest ein Teil des LED-Moduls mit einem Kontaktierungsbereich in den Aufnahmebereich des Gehäuses ragt und dort elektrisch mit Stromversorgungskabeln verbindbar ist, wobei eine Kontaktierung des LED-Moduls über Federkontakte erfolgt, und wobei erfindungsgemäß die Federkontakte als Bi-Metall-Elemente derart ausgeführt sind, dass bei Erreichen einer definierten Temperatur der Kontakt unterbrochen wird.
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Vorzugsweise sind die Federkontakte an dem Gehäuse selbst befestigt und dazu ausgelegt, in einem Kontaktierungszustand an dem LED-Modul vorgesehene Kontaktierungspads bzw. Kontaktierungsflächen zu berühren. An dem Gehäuse kann dann weiterhin ein Anschlag für die Federkontakte ausgebildet sein, der die Bewegung der Federkontakte bei Erreichen der definierten Temperatur auf ein bestimmtes Maß begrenzt.
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Das LED-Modul weist vorzugsweise ein plattenförmiges Trägerelement auf, welches an der Rückseite des Gehäuses anliegt und – in einer Projektion senkrecht zur Gehäuseebene gesehen – mit seinem Umfang in den Bereich des Aufnahmeraums des Gehäuses ragt. Vorzugsweise ragt dabei das Trägerelement über seinen gesamten Umfang hinweg in den Aufnahmebereich des Gehäuses. Das LED-Modul ist dann weiterhin an dem Gehäuse mechanisch befestigt, wie dies bereits bei den aus dem Stand der Technik bekannten Spotlight-Modulen der Fall ist.
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Letztendlich wird also durch die erfindungsgemäße Lösung eine sehr einfach zu realisierende und elegante Möglichkeit geschaffen, bei LED-Lichtquellen einen zuverlässigen Übertemperaturschutz zu realisieren.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine LED-Lichtquelle gemäß der vorliegenden Erfindung in perspektivischer Ansicht;
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2 eine Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen LED-Lichtquelle und
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3 einen vergrößerten Ausschnitt von 2, in dem die Funktion der für den Übertemperaturschutz verantwortlichen Federkontakte erkennbar ist.
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Die in den 1 bis 3 allgemein mit dem Bezugszeichen 100 versehene erfindungsgemäße LED-Lichtquelle gleicht hinsichtlich ihres Aufbaus und äußeren Erscheinungsbilds in weiten Teilen bereits bekannten derartigen Lichtquellen. Im Wesentlichen besteht die LED-Lichtquelle 100 also aus zwei Komponenten, einerseits einem ringartigen Gehäuse 10 sowie andererseits einem an dem Gehäuse 10 positionierten LED-Modul 20, welches für die Erzeugung und Abstrahlung des von der Lichtquelle 100 insgesamt abgegebenen Lichts verantwortlich ist.
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Das Gehäuse 10 weist wie bereits erwähnt eine Ringform auf (wobei alternativ zur gezeigten Kreisform auch eine quadratische oder polygonale Form denkbar wäre) und umschließt eine zentrale Öffnung, in welcher der bzw. die für die Lichterzeugung verantwortlichen LED(s) platziert ist bzw. sind. Dabei bildet das Gehäuse 10 einen umlaufenden, ringartigen Aufnahmebereich 11, der von den Gehäusewänden begrenzt wird. Hierbei handelt es sich einerseits um die bezüglich der Gehäuseebene senkrecht ausgerichtete Außenwand 12 sowie eine Innenwand 15, die der zentralen Öffnung des Gehäuses 10 zugewandt und wie in den 1 und 2 erkennbar geneigt ausgeführt ist, derart, dass ausgehend von dem LED-Modul 20 eine sich erweiternde Öffnung geschaffen wird. Die geneigte Innenwand 15 des Gehäuses 10 ist vorzugsweise weiß ausgeführt und besteht aus einem eventuell leicht diffus streuenden Material, derart, dass die Innenwand 15 auch als sich in Lichtabstrahlrichtung öffnender Reflektortopf genutzt werden kann. An ihren oberen Enden gehen Außenwand 12 und Innenwand 15 in einem horizontalen Bereich 13 ineinander über.
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An der dem horizontalen Bereich 13 gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 10 offen, so dass der Aufnahmebereich 11 von der der Lichtabstrahlseite der Lichtquelle 100 gegenüberliegenden Seite her zugänglich ist.
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Wie insbesondere in 1 erkennbar ist, sind ferner an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Ringform Öffnungen bzw. Ausnehmungen 19 ausgebildet. Diese korrespondieren mit entsprechenden Ausnehmungen in einem an der Rückseite des Gehäuses 10 anliegenden Trägerelement 21 des LED-Moduls 20, so dass beispielsweise über diese Öffnungen 19 ein Anschrauben der erfindungsgemäßen LED-Lichtquelle 10 an einen Träger einer Leuchte oder dergleichen erfolgen kann. Weiter Öffnungen in dem Gehäuse 10 können z. B. für eine bajonettartige und damit werkzeuglose Befestigung an einem Trägerelement genutzt werden, wobei derartige Maßnahmen allerdings auch bereits bei bislang bekannten Spotlight-Modulen vorgesehen waren.
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Weiterhin sind in der Umfangswand 12 des Gehäuses 10 Öffnungen 14 vorgesehen, durch welche externe Stromversorgungskabel geführt werden können, um mit ihrem Endbereich in den Aufnahmeraum 11 des Gehäuses 10 zu gelangen. Hier erfolgt wie nachfolgend beschrieben dann eine Verbindung mit einem entsprechenden Kontaktierungsbereich des LED-Moduls 20.
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Das LED-Modul 20 selbst weist das bereits erwähnte Trägerelement 21 auf, welches im Vergleich zur zentralen Öffnung des Gehäuses 10 größer dimensioniert ist, derart, dass es über seinen gesamten Umfang hinweg – in einer Projektion senkrecht zur Gehäuseebene gesehen – in den Aufnahmeraum 11 des Gehäuses 10 ragt. Das Trägerelement 21 dient dabei der Halterung der eigentlichen Lichtquelle, also beispielsweise eines entsprechenden LED-Chips 40, der zur Anpassung der spektralen Zusammensetzung des Lichts von einer Phosphorschicht 41 überdeckt ist, und bildet dementsprechend eine das Halbleiterelement 40 tragende Leiterplatte. Über das Trägerelement 21 erfolgt ferner auch die Befestigung des LED-Moduls 20 an dem Gehäuse 10, was beispielsweise durch Verkleben und/oder geeignete Rast- oder Klemmelemente erfolgen kann. Die Leiterplatte kann dabei insbesondere in Form einer Aluminiumplatine ausgeführt sein oder ggf. mit einer zusätzlichen Aluminiumplatte versehen sein, um effizient die Wärme abführen zu können, die während des Betriebs der LED 40 entsteht. Alternativ zu der dargestellten Lösung, bei der ein einziger LED-Chip 40 zum Einsatz kommt, könnte selbstverständlich das LED-Modul 20 auch mehrere LEDs aufweisen, die beispielsweise Licht in unterschiedlichen Farben emittieren.
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Hinsichtlich der bislang beschriebenen Eigenschaften gleicht die erfindungsgemäße LED-Lichtquelle 100 bereits bekannten Lichtquellen. Neu sind nunmehr allerdings spezielle Maßnahmen, durch die ein Übertemperaturschutz realisiert wird. Diese Maßnahmen betreffen insbesondere die Ausgestaltung der Mittel zum Kontaktieren des LED-Moduls 20.
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Dabei ist zunächst vorgesehen, dass im Bereich der Gehäuseöffnungen 14, über die die Zuführung der externen Stromversorgungskabel erfolgt, Klemmkontakte angeordnet sind, die ein einfaches Anschließen der Kabel ermöglichen. Diese Klemmkontakte 50 sind dann an ihrem vorderen Ende mit Federkontakten 55 verbunden bzw. bilden eine gemeinsame Baueinheit mit den Federkontakten 55, die – wie insbesondere in den 2 und 3 erkennbar ist – Kontaktierungsflächen 23 auf dem Trägerelement 21 des LED-Moduls 20 kontaktieren.
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Beim Aufsetzen des Gehäuses 10 auf das LED-Modul 20 gelangen diese Federkontakte 55 also automatisch in Kontakt mit den Kontaktierungsflächen 23 des LED-Moduls 10, so dass hier keine weiteren Maßnahmen zur elektrischen Verbindung erforderlich sind. Es ist lediglich abschließend das seitliche Einführen der Enden der – nicht dargestellten – Stromversorgungskabel erforderlich, um die Lichtquelle 100 betriebsfertig zu installieren.
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Gegenüber bislang bekannten Lösungen ist allerdings nunmehr vorgesehen, die Federkontakte 55 in Form von Bi-Metall-Federkontakten auszuführen. Bei Bi-Metall-Elementen handelt es sich bekanntlicher Weise um aus mehreren Metallen bestehende Elemente, die derart ausgeführt sind, dass sie je nach vorliegender Temperatur eine bestimmte Form beziehungsweise Konfiguration annehmen.
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Im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass eine erste Form beziehungsweise Konfiguration der in 2 beziehungsweise 3 mit A bezeichneten Form entspricht, in der also die Federkontakte 55 wie gewünscht mit einer gewissen Vorspannung auf der zugehörigen Kontaktierungsfläche 23 des LED-Moduls 20 aufliegen und dementsprechend eine elektrische Verbindung vorliegt.
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Steigt nunmehr allerdings die Temperatur im Bereich der Federkontakte 55 an, so bewirkt die Bi-Metall-Konfiguration, dass bei Erreichen einer bestimmten (Grenz-)Temperatur eine Formänderung erfolgt, da dann die sich durch die Temperatur ergebende Änderung der Konfiguration die Federkraft übersteigt und dementsprechend die Federkontakte 55 die in 2 beziehungsweise 3 mit B bezeichnete Form annehmen. Das heißt, bei Erreichen einer bestimmten Temperatur klappen die Federkontakte 55 nach oben und die elektrische Verbindung zu dem LED-Modul 20 wird unterbrochen. Die Aufwärtsbewegung kann wie in 3 erkennbar ist durch einen Anschlag 15 innerhalb des Gehäuses 10 begrenzt werden, um sicherzustellen, dass bei anschließendem Unterschreiten der vorgegebenen Temperatur die Federkontakte 55 automatisch wieder die kontaktierende Konfiguration A annehmen.
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Letztendlich bedeutet dies, dass die Federkontakte in ihrer Bi-Metall-Konfiguration derart ausgeführt sind, dass sie bei Erreichen einer gewünschten definierten Schwellentemperatur die Formveränderung durchführen, wie sie in den 2 und 3 erkennbar ist. Diese Temperatur ist nunmehr derart gewählt, dass eine Unterbrechung der Stromversorgung erfolgt, bevor eine Beschädigung des LED-Moduls 20 aufgrund von Übertemperaturen zu befürchten ist. Sobald die Stromversorgung für eine Zeitlang unterbrochen ist, wird die Temperatur wiederum auf einen zulässigen Wert herabsinken, der zur Folge hat, dass die Federkontakte 55 wiederum die kontaktierende Form annehmen und dementsprechend wiederum das LED-Modul 20 mit Strom versorgt wird. Hierbei kann zumindest in gewisser Näherung davon ausgegangen werden, dass die im Bereich der Federkontakte 55 vorliegende Temperatur in etwa der Temperatur des Trägermaterials 21 selbst entspricht, wobei selbstverständlich auch ein gewisses Temperaturgefälle im Bereich des LED-Moduls 20 berücksichtigt werden kann und dementsprechend in diesem Fall dann die Schwellentemperatur für die Konfigurationsänderung der Bi-Metall-Federkontakte 55 etwas herabgesetzt wird.
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Letztendlich wird allerdings mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung in sehr einfacher und eleganter Weise die Möglichkeit geschaffen, die temperatursensiblen Komponenten einer LED-Lichtquelle effizient vor einer Übertemperatur zu schützen. Ein besonderer Vorteil der Lösung besteht dabei darin, dass sie kostengünstig zu realisieren ist und insbesondere auch keine Modifizierung der weiteren Komponenten erfordert.
