DE202006017583U1

DE202006017583U1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE202006017583U1
Application number: DE202006017583U
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-11-17
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2016-11-18
Also published as: US20080135865A1; US7868339B2

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung, mit
– einem Anschlussträger (1), der eine erste Hauptfläche (1a) und eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche (1b) aufweist,
– zumindest einer Leuchtdiode (10), die auf der ersten Hauptfläche (1a) des Anschlussträgers (1) befestigt ist, und
– einer elektrisch isolierenden Schicht (3), die an der zweiten Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) angebracht ist und die zweite Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) seitlich überragt.

Description

Es wird eine Beleuchtungsvorrichtung angegeben.
Die Druckschrift US 7,058,250 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, die eine besonders lange Lebensdauer aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung einen Anschlussträger. Der Anschlussträger weist eine erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche auf. Bei dem Anschlussträger handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte, die Kontaktstellen und Leiterbahnen aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Anschlussträger um eine Metallkernplatine oder um ein so genanntes isoliertes Metallsubstrat (insulated metal substrate).
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist zumindest eine Leuchtdiode auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befestigt. Die Leuchtdiode ist geeignet, im Betrieb Licht zu erzeugen und bildet das Leuchtmittel der Beleuchtungsvorrichtung. Die Leuchtdiode kann beispielsweise mit Kontaktstellen des Anschlussträgers elektrisch leitend verbunden sein. Die Leuchtdiode ist über den Anschlussträger elektrisch leitend kontaktiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine elektrisch isolierende Schicht, die an der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers angebracht ist. Die elektrisch isolierende Schicht kann sich dabei in direktem Kontakt mit der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers befinden. Ferner ist es möglich, dass zwischen der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers und der elektrisch isolierenden Schicht weitere Komponenten wie beispielsweise ein Kühlkörper angeordnet sind.
Die elektrisch isolierende Schicht überragt die zweite Hauptfläche des Anschlussträgers seitlich. Das heißt, die elektrisch isolierende Schicht steht am Rand des Anschlussträgers über die seitliche Begrenzung der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers um einen bestimmten Betrag über. Die elektrisch isolierende Schicht zeichnet sich bevorzugt durch einen geringen thermischen Widerstand aus, sodass im Betrieb der Leuchtdiode erzeugte Wärme über die elektrisch isolierende Schicht an die Umgebung abgegeben werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung, einen Anschlussträger, der eine erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche aufweist. Ferner umfasst die Beleuchtungsvorrichtung zumindest eine Leuchtdiode, die auf der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers befestigt ist, und eine elektrisch isolierenden Schicht, die an der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers angebracht ist und die zweite Hauptfläche des Anschlussträgers seitlich überragt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung steht die elektrisch isolierende Schicht soweit über, dass eine ausreichende elektrische Isolierung eingehalten ist. Das heißt die elektrisch isolierende Schicht überragt die zweite Hauptfläche des Anschlussträgers um einen bestimmten Betrag, mit dem eine ausreichende elektrische Isolierung sichergestellt ist. Vorzugsweise überragt die elektrisch isolierende Schicht die zweite Hauptfläche an jeder Stelle des Randes des Anschlussträgers um wenigstens diesen Betrag. Die Beleuchtungsvorrichtung macht sich dabei unter anderem die Idee zunutze, dass eine überstehende elektrisch isolierende Schicht die Kriechstrecke der Beleuchtungsvorrichtung erhöht und damit einen sicheren Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung gewährleistet. Unter einer ausreichenden elektrischen Isolierung ist beispielsweise eine elektrische Isolierung verstanden, welche die IEC Norm 60598-1 erfüllt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist die elektrisch isolierende Schicht als thermisch leitfähige Folie ausgeführt. Die elektrisch isolierende Schicht ist dazu beispielsweise aus einer Kunststofffolie gebildet, die aus einem thermisch gut leitenden und elektrisch isolierenden Kunststoff besteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die elektrisch isolierende Schicht als isolierende Scheibe ausgeführt. Gegenüber einer Folie weist eine solche isolierende Scheibe eine erhöhte mechanische Festigkeit auf. Die isolierende Scheibe ist beispielsweise nicht flexibel sondern starr ausgebildet. Die elektrisch isolierende Scheibe kann beispielsweise aus einem thermisch gut leitenden Kunststoff gebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist die elektrisch isolierende Schicht durch einen elektrisch isolierenden Klebstoff gebildet, der Abstandshalterteilchen umfasst. Die Abstandshalterteilchen sorgen dafür, dass der elektrisch isolierende Klebstoff eine gewisse Dicke aufweist. Beispielsweise handelt es sich bei den Abstandshalterteilchen um Kügelchen, die aus einem elektrisch isolierenden Material – beispielsweise aus einem Kunststoff – gebildet sind. Die Abstandshalterteilchen sind entweder bereits beim Aufbringen des Klebstoff in diesem dispergiert oder werden nachträglich – das heißt nach Aufbringen des Klebstoffs – in den Klebstoff eingestreut.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein Befestigungsmittel, das geeignet ist, die Beleuchtungsvorrichtung an einer Montagefläche zu befestigen, wobei die elektrisch isolierende Schicht zwischen der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers und der Montagefläche angeordnet ist. Die Montagefläche ist beispielsweise durch eine Hauptfläche eines Trägers gebildet, auf dem die Beleuchtungsvorrichtung aufgebracht und an dem die Beleuchtungsvorrichtung durch das Befestigungsmittel befestigt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung weist das Befestigungsmittel Kontaktstellen auf, die den Anschlussträger elektrisch kontaktieren. Das heißt Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Anschlussträgers können im oder am Befestigungsmittel befestigt sein und verbinden die Kontaktstellen, über die der Anschlussträger elektrisch kontaktiert werden soll, mit weiteren gleichartigen Beleuchtungsvorrichtungen und/oder einer Strom- oder Spannungsquelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist das Befestigungsmittel derart ausgeführt, dass es den Anschlussträger gegen die Montagefläche drückt. Beispielsweise kann das Befestigungsmittel dabei als Schraube oder Spannrahmen ausgeführt sein.
Mittels des durch das Befestigungsmittel ausgeübten Drucks findet eine Befestigung der isolierenden Schicht zwischen der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers und der Montagefläche statt. Beispielsweise handelt es sich bei der elektrisch isolierenden Schicht dabei um eine elektrisch isolierende Folie oder eine elektrisch isolierende Scheibe.
Die elektrisch isolierende Schicht wird beispielsweise lose zwischen der zweiten Hauptfläche des Anschlussträgers und der Montagefläche eingebracht und über den durch das Befestigungsmittel auf den Anschlussträger ausgeübten Druck an die Montagefläche angepresst, sodass die elektrisch isolierende Schicht fest zwischen Anschlussträger und Montagefläche befestigt ist. Auf diese Weise kann auf ein Ankleben der isolierenden Schicht an den Anschlussträger und/oder die Montagefläche verzichtet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung vermittelt das Befestigungsmittel einen elektrischen Kontakt zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und zumindest einer weiteren, gleichartigen Beleuchtungsvorrichtung. Das heißt vorzugsweise benachbarte gleichartige Beleuchtungsvorrichtungen sind mittels des Befestigungsmittels elektrisch leitend miteinander verbunden. Mehrere Beleuchtungsvorrichtungen können auf diese Art und Weise in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist das Befestigungsmittel mit einem optischen Element verbunden, das das von der Leuchtdiode im Betrieb erzeugte Licht optisch beeinflusst. Beispielsweise können das optische Element und das Befestigungsmittel dabei einstückig miteinander ausgebildet sein. Bei dem optischen Element kann es sich beispielsweise um eine Linse, einen optischen Konzentrator oder um ein reflektierendes optisches Element handeln, das zur Strahlformung des von der Leuchtdiode im Betrieb emittierten Lichts beiträgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung weist die isolierende Schicht zumindest einen Durchbruch auf, in den das Befestigungsmittel eingebracht ist. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich in diesem Fall um eine Schraube handeln, die durch den Anschlussträger und den Durchbruch in der isolierenden Schicht hindurch in einen Träger reicht und die Beleuchtungsvorrichtung mit dem Träger mechanisch verbindet. Weiter ist es möglich, dass es sich bei dem Befestigungsmittel um einen elektrisch isolierenden Klebstoff mit oder ohne die weiter oben beschriebenen Abstandshalterteilchen handelt. Der Klebstoff ist dann vorzugsweise in den Durchbruch der elektrisch isolierenden Schicht eingebracht und verbindet am Durchbruch einen Träger mit dem Anschlussträger der Beleuchtungsvorrichtung.
Im Folgenden wird die hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung anhand einer schematischen Schnittdarstellung. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst als Leuchtmittel zumindest eine Leuchtdiode 10. Die Leuchtdiode 10 ist auf die erste Hauptfläche 1a eines Anschlussträgers 1 montiert. Der Anschlussträger 1 ist durch ein IMS-Substrat gebildet (IMS = insulated metal substrate). Zwischen der zweiten Hauptfläche 1b des Anschlussträgers 1 und der Montagefläche 2a des Trägers 2 ist eine elektrisch isolierende Schicht 3 angeordnet. Bei der isolierenden Schicht 3 handelt es sich vorliegend um eine thermisch leitfähige Folie, die beispielsweise aus einem Kunststoff besteht. Die elektrisch isolierende Schicht 3 steht am Rand des Anschlussträgers 1 um den Betrag D über den Anschlussträger über. Auf diese Weise ist die Kriechstrecke um den Betrag D gegenüber dem Anschlussträger 1 vergrößert. Im Ausführungsbeispiel der 1 steht die isolierende Schicht 3 um zumindest 0,8 mm, beispielsweise um den Betrag D 0,9 mm über den Rand des Anschlussträgers 1 gleichmäßig über. Dadurch ist in diesem Ausführungsbeispiel eine ausreichende elektrische Isolierung sichergestellt. Beispielsweise sind dazu Anschlussträger 1 und isolierende Schicht 3 rechteckig ausgebildet, wobei die isolierende Schicht 3 eine größere Grundfläche als der Anschlussträger 1 aufweist.
Der Anschlussträger 1 ist mittels eines Befestigungsmittels 4, das als elektrisch isolierender Spannrahmen ausgebildet ist, mit dem Träger 2 mechanisch verbunden. Das Befestigungsmittel 4 ist dabei so ausgeführt, dass es den Anschlussträger 1 gegen den Träger 2 drückt. Auch die zwischen Anschlussträger 1 und Träger 2 angordneten isolierende Schicht 3 ist auf diese Weise mechanisch befestigt.
Um den Druck auf den Anschlussträger 1 ausüben zu können, ist das als Spannrahmen ausgeführte Befestigungsmittel 4 mit Schnapphaken versehen, die durch Löcher 5 im Träger 2 gedrückt werden und sich auf der Rückseite des Trägers 2 einhaken. Der Spannrahmen ist vorzugsweise derart konstruiert, dass er den Anschlussträger 1 automatisch innerhalb des Spannrahmens zentriert.
2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. In Ergänzung zum in Verbindung mit der 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung ist das Befestigungsmittel 4 in diesem Ausführungsbeispiel mit Kontakten 7 versehen, die geeignet sind, die Leuchtdiode 10 über den Ansdhlussträger 1 elektrisch zu kontaktieren. Die Kontakte 7 können dabei auch so ausgeführt werden, dass benachbarte Beleuchtungsvorrichtungen direkt mit Hilfe der Befestigungsmittel 4 elektrisch untereinander verbunden sind. Die Kontakte 7 sind über Anschlussstellen 4a, 4b des Befestigungsmittels 4 elektrisch kontaktierbar.
3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. In Ergänzung zum Ausführungsbeispiel der 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel am Befestigungsmittel 4, das als Spannrahmen ausgeführt ist, ein optisches Element 8 angebracht. Dabei können Spannrahmen und optisches Element einstückig ausgebildet sein. Bei dem optisches Element 8 handelt es sich beispielsweise um ein reflektierendes optisches Element, das einen Reflektor für die in der Leuchtdiode 10 im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung bildet. Weiter kann die Lichtaustrittsfläche des optischen Elements 8 linsenartig geformt sein.
4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen, die in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben sind, ist das Befestigungsmittel 4 in diesem Ausführungsbeispiel nicht durch einen Spannrahmen gebildet, sondern die elektrisch isolierende Scheibe 3 weist einen Durchbruch 30 auf, der mit einem elektrisch isolierenden und thermisch leitfähigen Klebstoff aufgefüllt ist, der als Befestigungsmittel 4 dient. Der Klebstoff stellt eine mechanische Verbindung zwischen dem Anschlussträger 1 und dem Träger 2 her.
5 zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. Im Unterschied zum in Verbindung mit der 4 beschriebenen vierten Ausführungsbeispiel ist die isolierende Schicht 3 in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Schicht gebildet, die durch einen Klebstoff, der als Befestigungsmittel 4 wirkt, gebildet ist. Im Klebstoff sind Abstandshalterteilchen 3a – beispielsweise Kügelchen aus einem Kunststoffmaterial – eingebracht. Die Abstandshalterteilchen 3a bilden zusammen mit dem Befestigungsmittel 4 – also dem Klebstoff – die isolierende Schicht 3, die zugleich eine Haftung zwischen dem Anschlussträger 1 und dem Träger 2 vermittelt.
6 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel einer hier beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Anschlussträger 1 mittels Befestigungsmittel 4, die als Schrauben ausgeführt sind, in einem Rahmen gehalten, welcher die isolierende Schicht 3 bildet. Zwischen dem Anschlussträger 1 und der isolierenden Schicht 3 ist ein Kühlkörper 40 angeordnet, der als Wärmespreizer dient, und der im Betrieb im Leuchtdiodenchip 10 erzeugte Wärme großflächig auf die isolierende Schicht 3 verteilen. Die als elektrisch isolierender Rahmen ausgeführte isolierende Schicht 3 ist derart ausgebildet, dass die Kriechstrecke zwischen zwei benachbarten Beleuchtungsvorrichtungen erhöht ist.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, mit – einem Anschlussträger (1), der eine erste Hauptfläche (1a) und eine der ersten Hauptfläche abgewandte zweite Hauptfläche (1b) aufweist, – zumindest einer Leuchtdiode (10), die auf der ersten Hauptfläche (1a) des Anschlussträgers (1) befestigt ist, und – einer elektrisch isolierenden Schicht (3), die an der zweiten Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) angebracht ist und die zweite Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) seitlich überragt.
Beleuchtungsvorrichtung nach dem vorherigen Anspruch, bei der die elektrisch isolierende Schicht (3) die zweite Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) soweit überragt, dass eine ausreichende elektrische Isolierung eingehalten ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der die elektrisch isolierende Schicht (3) als thermisch leitfähige Folie ausgeführt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der die elektrisch isolierende Schicht (3) als elektrisch isolierende Scheibe ausgeführt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der die elektrisch isolierende Schicht (3) durch einen elektrisch isolierenden Klebstoff gebildet ist, der Abstandhalterteilchen (3a) enthält.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche mit einem Befestigungsmittel (4), das geeignet ist, die Beleuchtungsvorrichtung an einer Montagefläche (2a) eines Trägers (2) zu befestigen, wobei die elektrisch isolierende (3) Schicht zwischen der zweiten Hauptfläche (1a) des Anschlussträgers (1) und der Montagefläche (2a) des Trägers (2) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Befestigungsmittel (4) Kontaktstellen (7) aufweist, die den Anschlussträger (1) elektrisch kontaktieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Befestigungsmittel (4) den Anschlussträger (1) gegen die Montagefläche (2a) drückt und mittels des derart ausgeübten Drucks eine Befestigung der isolierenden Schicht (3) zwischen der zweiten Hauptfläche (1b) des Anschlussträgers (1) und der Montagefläche (2a) erfolgt.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Befestigungsmittel (4) einen elektrischen Kontakt zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und zumindest einer weiteren, gleichartigen Beleuchtungsvorrichtung vermittelt.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Befestigungsmittel (4) mit einem optischen Element (8) verbunden ist, das das von der Leuchtdiode (10) im Betrieb erzeugte Licht optisch beeinflusst.
Beleuchtungsvorrichtung nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, bei der die isolierende Schicht (3) zumindest einen Durchbruch (30) aufweist, in den das Befestigungsmittel (4) eingebracht ist.