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Die
Erfindung betrifft eine Flächenbeleuchtung
mit mehreren Lichtquellen für
die allgemeine und dekorative Beleuchtung von großflächigen Decken
und Wänden
und Böden.
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Es
ist bekannt, dass eine gleichmäßige Beleuchtung
von Flächen
durch in Reihen angeordneten Lichtquellen möglich ist. Eine bekannte Lichtquelle
sind lange, schmale Leiterplatten mit Leuchtdioden (LEDs). Wenn
Leiterplatten mit einzelnen Lichtquellen eingesetzt werden, so ist
eine homogene Beleuchtung besonders dann möglich, wenn die Abstände zwischen
den Lichtquellen gleich sind und der Abstand zwischen den Lichtquellen
und dem eingesetzten Diffusor (z. B. Kunststoffscheibe oder Kunststofffolie)
größer ist,
als der Abstand zwischen den Lichtquellen. Bei Flächenbeleuchtungen
mit geringer Bauhöhe
erfordert dies einen engen Abstand zwischen den Lichtquellen. In
der Praxis werden Abstände
den Lichtquellen von 50 mm bis 100 mm zwischen den Lichtquellen
verwendet. Hierbei werden zum Beispiel Leiterplattenstreifen eingesetzt,
die mit LEDs im Abstand von 50 mm bestückt sind und dann reihenweise
im Abstand von 50 mm von Reihe zu Reihe auf der Fläche montiert
werden.
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Es
ist bei der Montage Stand der Technik, dass die Leiterplattensteifen
auf der Montagefläche durch
zum Beispiel Kleben oder Schrauben befestigt werden.
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Es
ist üblich,
dass der Anschluss an die Versorgungsspannung über angelötete Kabel oder Kabel mit Steckverbinder
erfolgt.
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Bei
großen
Flächen
werden hierbei in der Regel Leiterplatten auf mehrere Meter verlängert oder
es werden lange, flexible Leiterplattenstreifen eingesetzt. Das
Anpassen der jeweils erforderlichen Länge der Leiterplattenstreifen
erfolgt durch das Schneiden der Leiterplatten an bestimmten Trennstellen
oder durch den Einsatz von Endstücken
mit bestimmter Länge.
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Das
Problem bei einem derartigen Aufbau einer Flächenbeleuchtung ist insbesondere
bei der Beleuchtung von Decken und Wänden der erhebliche Montage- und Verdrahtungsaufwand.
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Ein
weiteres Problem bei dieser Montageart ist, dass ein großer Strom über die
Leiterplatten geführt
werden muss. Dies hat zur Folge, das große Spannungsabfälle entstehen
und die Lichtquellen nur gleich hell leuchten können, wenn die sich ergebenen Betriebsspannungsunterschiede
zum Beispiel durch elektronische Strombegrenzungen kompensiert werden.
Das wiederum beinhaltet neben den erhöhten Kosten für die elektronischen
Strombegrenzungen den Nachteil, dass die Helligkeitseinstellung
durch die einfache Variation der Betriebsspannung nicht möglich ist
und aufwendigere Verfahren, wie zum Beispiel die Pulsweitenmodulation,
eingesetzt werden müssen.
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Ein
weiterer Nachteil ist, das die abgeschnittenen Leiterplatten in
der Regel nicht ohne zusätzliche
Lötarbeiten
weiter verwendet werden können.
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Nachteilig
ist auch, dass für
die Montage der Flächenbeleuchtung
meistens besondere Werkzeuge (Lötstation)
und damit verbundene fachliche Kompetenz benötigt werden.
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Der
gesamte Aufbau der bislang bekannten Flächenbeleuchtung ist im Servicefall
zudem aufwendig, da der Austausch einzelner Leiterplatten mit defekten
Lichtquellen sehr kompliziert ist. Bei geklebten Leiterplatten ergibt
sich das Problem, dass die Klebereste von der Montagefläche im Falle
eines Austausches komplett entfernt werden müssen, damit eine zuverlässige Verklebung
der ausgetauschten Leiterplatten möglich ist. Bei durch Steckverbinder
miteinander verbundenen Leiterplatten lassen sich mittig angeordnete
Leiterplatten nicht einzeln austauschen.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass die bereits befestigten Leiterplatten
nicht mehr ausgerichtet werden können
und daher die exakte Positionierung der Leiterplatten vor der Montage
rechnerisch ermittelt werden muss.
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Ein
besonderer Nachteil ist, dass jede einzelne Leiterplatte befestigt
werden muss. Insbesondere bei geschraubten Leiterplatten beinhaltet
dies nicht nur den bereits genannten erheblichen Montageaufwand,
sondern auch die Problematik, dass die Leiterplatten infolge von
Temperaturänderungen
auch unter mechanischer Spannung stehen können.
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Seitens
des Anschlusses der Spannungsversorgung besteht der Nachteil, das
die verlegten Anschlusskabel zusätzlich
befestigt werden müssen und
hierbei sicherzustellen ist, dass keine „Schattenstellen” durch
zum Beispiel herabhängende
Kabel entstehen können.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die genannten Probleme zu
lösen und
Nachteile zu beheben.
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Hierzu
verwendet die Erfindung ein Klemmprofil mit Kontaktierung und abgestimmter
Leiterplatte mit Leuchtdioden nach dem in Anspruch 1 genannten Merkmal.
Ergänzende
Erfindungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Flächenbeleuchtung verwendet
Klemmprofile, die z. B. direkt auf der Decke, der Wand oder einer
Montageplatte durch Schrauben, Kleben, Nageln, Klammern oder dergleichen
befestigt werden. Die Klemmprofile sind mit niederohmigen Leitern
ausgestattet und haben die Aufgabe, die mit Leuchtdioden bestückten Leiterplatten (Träger der
Lichtquelle) mechanisch zu halten und dabei gleichzeitig eine stabile
Kontaktierung für
die Energieversorgung der Lichtquellen zur Verfügung zu stellen. Das Neue an
der Erfindung ist, dass die Klemmprofile bereits mit relativ dicken
Leitern, z. B. versilberte, blanke Drähte, mit einem Drahtdurchmesser
von 1,5 mm, ausgestattet sind und die Leiterplatten einfach in das
Klemmprofil eingeschoben werden. Durch eine auf die Lage der Leiter
abgestimmte Geometrie der Kontaktflächen auf der Leiterplatte,
wird gewährleistet,
dass die Leiterplatte genau auf der Kontaktfläche mechanisch gehalten wird (klemmt).
Dies ermöglicht
eine zuverlässige
Energieübertragung
vom Klemmprofil über
die Kontaktflächen
bis hin zu den Leuchtdioden.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Flächenleuchte zeigt 1.
Mindestens zwei Klemmprofile (1) der einseitig klemmenden
Bauform mit je einem fest mit dem Profil verbundenen Leiter (2),
werden parallel auf der Montagefläche befestigt. Der erforderliche Abstand
der Klemmprofile (1) zueinander, ergibt sich aus der Länge der
mit Leuchtdioden (3) bestückten Leiterplatte (4).
Die jeweils erforderliche Anzahl von Leiterplatten (4)
werden nach der Montage der Klemmprofile (1), in die Klemmprofile
eingeschoben. Hierbei erfolgt zwischen der Kontaktfläche (5)
auf der Leiterplatte (4) und dem Leiter (2) die
klemmende Verbindung infolge der federnden Wirkung des Profils.
Die Erzielung der geeigneten Federkraft resultiert aus der Form
und dem Material des Klemmprofils (1).
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Flächenbeleuchtung
zeigt 2. Mindestens ein Klemmprofil (6) der
einseitig klemmenden Bauform mit mehreren Leitern (2) wird
auf der Montagefläche befestigt.
Die Kontaktierung und Klemmung dieser Bauform kann mit nur einem
Klemmprofil erfolgen. Über
die entsprechenden Kontaktflächen
(5) der Leiterplatten (4) mit den Leuchtdioden
(3) erfolgt der Anschluss an die Energieversorgung. In
diesem Beispiel mit 3 Leitern können
somit zum Beispiel zwei Lichtquellengruppen (z. B. warmweiße und kaltweiße LEDs)
mit Energie versorgt werden. Der Vorteil dieser Variante ist zum
Beispiel bei runden Flächen
die einfache Konturanpassung.
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Das
dritte Ausführungsbeispiel
der Flächenbeleuchtung
mit einem Klemmprofil zeigt 3. Mindestens
ein Klemmprofil (8) der doppelseitig klemmenden Bauform
mit einem oder mehreren Leitern (2) wird auf der Montagefläche befestigt.
Die Kontaktierung und Klemmung kann auf beiden Seiten erfolgen.
Der Vorteil dieser Ausführung
ist, dass sich der Montageaufwand des Klemmprofils weiter reduziert.
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Das
vierte Ausführungsbeispiel
der Flächenbeleuchtung
mit einem Klemmprofil zeigt 4. Das auf
der Montagefläche
befestigte doppelseitige Klemmprofil (9) hat auf einer
Seite eine Profilausführung
mit Klemmung und drei elektrische Leiter und auf der anderen Seite
eine Profilausführung
zum Führen
der Leiterplatte, also ohne Klemmung und ohne Leiter. Die zweite
Seite ohne Klemmung und ohne Leiter übernimmt die Aufgabe die Leiterplatte auf
der nicht kontaktierten Seite zu lagern. Der Aufbau erfolgt in Form
eines Loslagers, so dass eine temperaturabhängige Längenänderung der Leiterplatte ohne
eine zusätzliche
Durchbiegung des Trägers
und ohne temperaturbedingte mechanische Spannungen erfolgen kann.
Dies ist insbesondere bei sehr langen Leiterplatten und bei einer
Montage unter erhöhter
Umgebungstemperatur (Spanndecken) sinnvoll.
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Eine
andere Ausführungsvariante
der Erfindung verwendet ein Klemmprofil in das der Leiter eingelegt
wird, wobei der Leiter erst durch das Einschieben des Trägers der
Lichtquelle fixiert wird. Alternativ können auch mehrere Leiter eingelegt
und durch das Einschieben des Trägers
der Lichtquellen fixiert werden. Diese Ausführung vermindert in verschiedenen Fällen die
erforderliche Montagezeit.
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Eine
weitere Ausführungsvariante
der Erfindung verwendet ein Klemmprofil, bei dem der Leiter vor,
während
oder nach der Montage des Profils, im Profil eingeklemmt wird. Vorteil
dieser Variante ist, dass bei Verwendung des Leiters in Form eines
blanken, z. B. versilberten Drahtes, die Verlegung des Leiters über mehrere
Klemmprofile erfolgen kann. Bei entsprechender Länge des Drahtes kann der Draht
direkt an der Spannungsquelle angeschlossen werden.
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Die
Erfindung beinhaltet auch die Variante, dass die Klemmleiste selbst
aus einem leitenden Werkstoff besteht und kein zusätzlicher
Leiter erforderlich ist oder weitere zusätzliche, elektrisch isolierte
Leiter im leitenden Profil verwendet werden. Der Vorteil dieser
Variante ist zum Beispiel die Einsatzmöglichkeit des Profils bei erhöhten Umgebungstemperaturen.
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Die
Erfindung beinhaltet, dass die Kontaktflächen der Leiterplatten auf
das Klemmprofil abgestimmt sind und die Kontaktflächen mindestens
so groß sind,
dass eine temperaturabhängige
Längenänderung
der Leiterplatten ohne die Unterbrechung des elektrischen Kontakts
erfolgen kann. Dies ermöglicht
einen störungsfreien
Betrieb bei wechselnden Umgebungstemperaturen.
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Die
Erfindung beinhaltet die Möglichkeit,
das über
die im Klemmprofil angeordneten Leiter und die Kontaktflächen der
Leiterplatten nicht nur Leistungsenergie sondern auch Informationen übertragen
werden können.
Damit verbunden ergibt sich die Möglichkeit über die Leiter intelligente
Leiterplatten ansteuern zu können
und somit zum Beispiel ein Lauflicht darstellen zu können.
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Die
Erfindung beinhaltet die Möglichkeit durch
eine bestimmte Formgebung des Klemmprofils, wie Nuten {2 (7)},
Bohrungen, Stege oder dergleichen, eine optimierte Montagemöglichkeit
zu erreichen.
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Die
Erfindung ermöglicht
in anderen Systemen integriert zu werden und damit ein Bestandteil von
anderen Systemen, wie Möbeln,
Displays Bühnen
oder dergleichen zu werden.
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Die
Erfindung ermöglicht
auch die Integration von Trägern
für Farbfilter
und Diffusoren, Abdeckungen usw.
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Die
Erfindung beinhaltet zum Einen die Notwendigkeit, dass die Kontaktstellen
der Leiterplatten am Anfang und gegebenenfalls am Ende der Leiterplatten
angeordnet sind. Darüber
hinaus ist Bestandteil der Erfindung, dass die Kontaktflächen wiederholt auf
den Leiterplatten angeordnet sind, so dass auch Teilstücke der
Leiterplatten im Klemmprofil kontaktiert werden können.
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Die
Erfindung beinhaltet die Möglichkeit, dass
das Profil vor oder während
der Montage aus mehreren Einzelprofilen zusammengesteckt bzw. montiert
werden kann. Hierdurch ergeben sich in bestimmten Fällen Montagevorteile.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klemmprofil
mit einem Leiter, einseitig klemmend
- 2
- Leiter
- 3
- Lichtquelle
- 4
- Träger der
Lichtquelle
- 5
- Kontaktfläche auf
der Leiterplatte
- 6
- Klemmprofil
mit mehreren Leitern, einseitig klemmend
- 7
- Nut
- 8
- Klemmprofil
mit mehreren Leitern, doppelseitig klemmend
- 9
- Klemmprofil
mit mehreren Leitern, doppelseitig, jedoch einseitig klemmend