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Die Erfindung bezieht sich auf einen LED-Einsatz für Leuchten, insbesondere für Leuchten mit einer QR-70- und/oder /QR-111-Aufnahme.
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Halogen-Leuchtmittel, wie sie beispielsweise in QR-70- und/oder QR-111-Leuchten üblicherweise verwendet werden, haben im Vergleich zu LED-Leuchtmitteln eine Vielzahl von Nachteilen, so zum Beispiel die kürzere Lebensdauer und die damit erforderliche, hohe Wechselfrequenz. Ein weiterer Vorteil von LED-Leuchtmitteln ist der vergleichsweise niedrige Energieverbrauch, also die hohe Lichtausbeute.
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Bisher gibt es im Bereich der Beleuchtung für den Einsatz von LED als energietechnisch sparsamere Lichtquelle für Leuchten mit QR-70 und/oder QR-111 Einsätzen die Möglichkeit, die komplette Leuchte gegen eine andere, mit LED-ausgerüstete Leuchte auszutauschen. Da sich die Leuchten meist in den Einbaumaßen unterscheiden, muss man die bisherigen Leuchten entsorgen und kann beispielsweise nur in einer beschränkten Auswahl an LED-Leuchten auswählen.
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Auf dem Markt sind LED-Leuchtmittel erhältlich, die in QR-70- und/oder QR-111-Einsätze passen, jedoch haben diese Leuchtmittel den Nachteil, dass die kompakte Bauweise eine erhöhte Wärmeentwicklung begünstigt und dadurch die Lebensdauer stark beschränkt werden kann. Zudem kann beispielsweise die Leistung oder Lichtfarbe nicht den Ansprüchen genügen. Daneben ist mit diesen Leuchtmittel nur eine sehr beschränkte Auswahl an Lichtwinkeln möglich. Die kompakte Bauweise stellt erhöhte Ansprüche an die Entsorgung, da die einzelnen Komponenten gemeinsam entsorgt werden und nur mittels zusätzlichem Aufwand in die einzelnen recycelbaren Bestandteile zerlegt werden können. Viele Interessenten verwerfen daher den Gedanken, die Beleuchtung auf die derzeit energietechnisch sparsame und ökologisch nachhaltige Beleuchtungstechnik mittels LED umzurüsten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die LED-Technologie in kostengünstiger sehr flexibler Weise einer Vielzahl von Leuchtensystemen, insbesondere Leuchten mit QR-70 und/oder QR-111-Fassungen, zugänglich zu machen. Diese Aufgabe wird durch einen Leuchteneinsatz mit den in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Somit stellt die Erfindung insbesondere einen Leuchteneinsatz bereit, der einen LED-Chip und einen Kühlkörper umfasst, auf dem der LED-Chip montiert ist. Je nach Anwendungsgebiet kann der LED-Chip für unterschiedliche Lichtleistungen ausgelegt sein und ist entsprechend insbesondere auf den benötigten Lichtstrom bzw. die benötigte Strahlungsleistung abgestimmt. Um den LED-Chip innerhalb einer geeigneten Betriebstemperatur zu halten, ist der Kühlkörger auf die Leistung des LED-Chips, insbesondere dessen erzeugte Wärmeleistung, abgestimmt. Außerdem umfasst der Leuchteneinsatz ein Frontmodul, welches eine Frontscheibe und eine Vielzahl von Führungsschienen umfasst. Insbesondere weist die Frontscheibe eine Vorderseite (Vorderfläche) und eine Rückseite (Rückfläche) auf.
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Während die Vorderseite der Frontscheibe vorzugsweise zumindest teilweise eine Sichtfläche des Leuchteneinsatzes bildet, welche insbesondere beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Leuchteneinsatzes in einer entsprechenden Leuchte von außen, also von vorne sichtbar ist, ist die Rückseite der Frontscheibe der Sichtseite bzw. Vorderseite abgewandt. Die Führungsschienen sind dabei insbesondere derart angeordnet, dass deren Befestigung, insbesondere deren Befestigung an der Frontscheibe von vorne nicht sichtbar ist. Besonders bevorzugt sind die Führungsschienen an der Rückseite der Frontscheibe befestigt, wobei dafür vorgesehene Befestigungselemente von vorne nicht sichtbar sind. Besonders bevorzugt sind die Führungsschienen oder zumindest Teile davon (z. B. Gewindebolzen, auf die eine Hülse mit Innengewinde geschraubt ist) an die Rückseite der Frontscheibe geklebt und/oder gelötet und/oder geschweißt. Damit lässt sich eine Befestigung erreichen, die an der Vorderseite der Frontscheibe nicht sichtbar ist.
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Während bei Verwendung von thermischen Strahlern, wie z. B. Halogenstrahlern, Licht in alle Raumrichtungen abgestrahlt wird, erfolgt die Lichtabstrahlung beispielsweise von dem in einem erfindungsgemäßen Leuchteneinsatz enthaltenen LED-Chip vorwiegend in Vorwärtsrichtung, also vom Kühlkörper weg, annähernd halbkugelförmig oder ein einem Öffnungswinkel von etwa 120° mit zum Rand hin zumindest leicht abnehmender Intensität. Es ist somit durch die Nutzung eines LED-Chips anstelle eines Halogenleuchtmittels nicht mehr erforderlich rückwärts abgestrahltes Licht beispielsweise durch einen Reflektor, der sich bis hinter das Leuchtmittel erstrecken müsste, nach vorne zu lenken. Damit kann der erfindungsgemäße Leuchteneinsatz mit einer vergleichsweise geringen Einbautiefe auskommen. Andererseits wird bei einem LED-Chip, im Gegensatz zu einem Halogenleuchtmittel, ein Großteil der entstehenden thermischen Energie nicht mit dem sichtbaren Licht abgestrahlt. Um dessen Leuchteffizienz und Lebensdauer zu vergrößern, wird der LED-Chip in Abhängigkeit von dessen Leistung mittels des Kühlkörpers gekühlt. Die in einem erfindungsgemäßen Leuchteneinsatz im Vergleich zu herkömmlichen Halogenleuchtmitteln durch den Verzicht auf einen Reflektor, der sich insbesondere bis hinter die Lichtquelle erstreckt, eingesparte Einbautiefe, wird dabei vorzugsweise zumindest teilweise dazu genutzt, den Kühlkörper für den LED-Chip unmittelbar hinter dem LED-Chip anzuordnen. Insgesamt kann damit eine vergleichbare Einbautiefe wie bei herkömmlichen Halogeneinsätzen erreicht werden, weshalb der erfindungsgemäße Leuchteneinsatz vorzugsweise auf alle gängigen Leuchten, insbesondere mit QR-70 und/oder QR-111-Fassung adaptierbar ist.
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Vorzugsweise ist die Frontscheibe ringförmig ausgebildet, wobei die Frontscheibe eine Lichtdurchtrittsöffnung aufweist, durch welche das Licht des LED-Chips hindurch treten kann. Insbesondere durch die geeignete Wahl der Form und Größe der Frontscheibe ist der Leuchteinsatz auf die gewünschte Anwendung, insbesondere auf alle gängigen Leuten mit QR-70- und/oder QR-111-Fassung adaptierbar.
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Vorzugsweise ist in der Lichtdurchtrittsöffnung der Frontscheibe eine Linse angeordnet. Damit kann das vom LED-Chip emittierte Licht bezüglich des Abstrahlwinkels beeinflusst werden. Je nach Anwendungsbereich wird die Linse, insbesondere dessen Größe und/oder Brennweite, auf die Größe der Leuchte, in der der Leuchteneinsatz genutzt werden soll, abgestimmt, d. h. es wird die geeignete Linse ausgewählt und in die Lichtdurchtrittsöffnung eingesetzt. Damit kann eine gleichmäßige Abstrahlung im gewünschten Raumwinkel erreicht werden.
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Vorzugsweise ist ein Mechanismus (Einstellmechanismus) vorgesehen, welcher ein stufenloses Verstellen, insbesondere ein stufenloses Vor- bzw. Zurückstellen der Linse relativ zum LED-Chip erlaubt. Damit ermöglicht der Einstellmechanismus ein stufenloses Verändern oder Einstellen eines gewünschten Abstrahlwinkels der abgegebenen Lichtmenge. Insbesondere erlaubt der Einstellmechanismus ein stufenloses Verschieben oder Verlagern des Kühlkörpers mit dem darauf angeordneten LED-Chip relativ zum Frontmodul, in dessen Frontscheibe die Linse angeordnet ist. Besonders bevorzugt wirken dabei die Führungsschienen als Führung für die Verschiebung bzw. Verlagerung. Der Kühlkörper wird dabei vorzugsweise an den Führungsschienen gleitend geführt. Damit ist eine Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung des Kühlkörpers relativ zu den Führungsschienen und damit relativ zum Frontmodul möglich, während der Kühlkörper in Seitwärtsrichtungen von den Führungsschienen gestützt wird. Dazu können im Kühlkörper Ausnehmungen oder Durchführungen, insbesondere Bohrungen, vorgesehen sein, durch die die Führungsschienen verlaufen bzw. welche die Führungsschienen zumindest teilweise umfassen.
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Vorzugsweise weist der Kühlkörper Kühlrippen auf, zwischen denen die Führungsschienen verlaufen und mit denen der Kühlkörper zumindest teilweise an den Führungsschienen anliegt oder anliegen kann und gleitend geführt wird. Damit können viele verfügbare Kühlkörper verwendet werden, ohne eigens entsprechende Ausnehmungen bzw. Bohrungen fertigen zu müssen. Dabei ist es zwar vorteilhaft aber nicht unbedingt erforderlich, dass der Kühlkörper dauerhaft an den Führungsschienen anliegt bzw. diese berührt. Statt dessen könnte ein Zwischenraum zwischen den Kühlrippen auch größer sein als die Ausdehnung bzw. der Querschnitt der Führungsschienen, so dass noch zumindest eine kleine Bewegung des Kühlkörpers relativ zu den Führungsschienen in zumindest einer Richtung transversal (seitlich) zur Verschiebungs- bzw. Verlagerungsrichtung möglich ist. Es ist dabei aber zumindest vorteilhaft, wenn die zwischen den Kühlrippen verlaufenden Führungsschienen zumindest teilweise eine Stabilisierung der Position des Kühlkörpers bilden, insbesondere gegen eine vollständige Rotation des Kühlkörper um eine Achse parallel zur Verschiebungsrichtung, insbesondere eine optische Achse der Linse.
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Vorzugsweise erlaubt ein erfindungsgemäßer Leuchteneinsatz einen separaten Tausch des LED-Chips sowie des Kühlkörpers und eine komplette Wiederverwendung eines Leuchtmittelgehäuses, insbesondere eine komplette Wiederverwendung des Frontmoduls. Die Erfindung insbesondere in den in den Ansprüchen beschriebenen Ausführungsformen und wie beispielhaft nachfolgend noch beschrieben, ermöglicht es, bestehende QR-70 und/oder QR-111 Einsätze mit LED auszustatten ebenso wie neue Leuchten dieser oder ähnlicher Bauart mit LED zu bestücken.
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Vorteilhaft bei der Erfindung ist unter anderem, dass der modulare Aufbau der einzelnen Komponenten LED-Chip, Netzteil und Kühlkörper eine maximale Lebensdauer alter Komponenten erreichen lässt. Ebenfalls vorteilhaft ist, dass der LED-Chip vorzugsweise einzeln getauscht werden kann. Dadurch können später verbesserte LED Entwicklungen nachgerüstet werden. Dazu kann vorteilhaft sein, dass durch passende Linsen ein stufenlos einstellbarer Lichtwinkel und eine maximale Lichtausbeute erreicht werden können. Vorteilhaft kann auch sein, dass der Kühlkörper sehr großzügig dimensioniert wird, damit eine maximale Kühlwirkung und dadurch eine maximale Lebensdauer des LED-Chips erreicht werden kann. Als vorteilhaft kann auch genannt werden, dass die Komponenten im Falle eines Defekts einzeln entsorgt werden können, daher ein geringerer Aufwand bei der Wiederverwertung entsteht und nach einwandfreie Bauteile wiederverwendet werden können.
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Zusammenfassend stellt die Erfindung somit einen Leuchteneinsatz derart bereit, dass ein auf den benötigten Lichtstrom abgestimmter LED-Chip auf einem auf die Leistung abgestimmten Kühlkörper montiert ist und mittels angepasstem Frontmodul bestehend aus Frontscheibe und Führungsschienen auf alle gängigen Leuchten mit QR-70/QR-111-Fassung adaptierbar ist, wobei von vorne kein Befestigungselement sichtbar ist.
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Vorzugsweise erlaubt ein Mechanismus das Vor- bzw. Zurückstellen einer auf die Größe der Leuchte abgestimmten Linse. Vorzugsweise erlaubt der Leuchteneinsatz einen separaten Tausch des LED-Chips sowie des Kühlkörpers und eine komplette Wiederverwendung des Leuchtmittelgehäuses.
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In einem Aspekt bietet die Erfindung zusammenfassend einen Leuchteneinsatz, welcher umfasst:
- – einen Kühlkörper;
- – einen am Kühlkörper angeordneten LED-Chip;
- – eine Frontscheibe, welche zur Fixierung des Leuchteneinsatzes in einer Leuchte ausgelegt ist; und
- – eine Vielzahl von Führungsschienen mittels derer der Kühlkörper direkt oder indirekt an der Frontscheibe befestigt ist.
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Vorzugsweise weist die Frontscheibe eine Durchstrahlöffnung (Lichtdurchtrittsöffnung) auf, in der eine Linse angeordnet ist.
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Vorzugsweise sind die Führungsschienen an einer dem Kühlkörper und dem LED-Chip zugewandten Rückfläche der Frontscheibe derart befestigt, dass diese Befestigung an einer der Rückfläche entgegengesetzten Vorderfläche der Frontscheibe nicht sichtbar ist.
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Vorzugsweise ist der Abstand des Kühlkörpers von der Frontscheibe durch gleitendes Verschieben des Kühlkörpers an den Führungsschienen verstellbar. Vorzugsweise sind die Führungsschienen zumindest teilweise in Zwischenräumen zwischen Kühlrippen des Kühlkörpers angeordnet.
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Vorzugsweise sind die Führungsschienen über ein in Bezug auf den Kühlkörper der Frontscheibe gegenüberliegend angeordnetes Brückenelement miteinander verbunden. Dabei verbindet besonders bevorzugt ein Einstellelement, insbesondere in Form einer Rändelschraube, den Kühlkörper mit dem Brückenelement, verstellbar.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Insbesondere können einzelne Merkmale der vorangehend und/oder nachfolgend beschrieben Aspekte und/oder Ausführungsformen losgelöst von dem jeweiligen Aspekt bzw. der jeweiligen Ausführungsform zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden. Dabei zeigen:
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1A und 1B: eine schematische Darstellung eines Leuchteneinsatzes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer seitlichen Ansicht (1A) bzw. einer rückseitigen Ansicht (1B);
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2A bis 2C: eine schematische Darstellung eines Leuchteneinsatzes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht (2A), einer seitlichen Ansicht (2B) bzw. einer rückseitigen Ansicht (2C);
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3A und 3B: eine schematische Darstellung eines Leuchteneinsatzes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer seitlichen Ansicht (3A) bzw. einer rückseitigen Ansicht (3B); und
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4A und 4B: eine schematische Darstellung eines Leuchteneinsatzes gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer seitlichen Ansicht (4A) bzw. einer rückseitigen Ansicht (4B).
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1A und 1B veranschaulichen schematisch ein Beispiel eines Leuchteneinsatzes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei umfasst der Leuchteneinsatz eine Frontscheibe 1, welche insbesondere einen kreisförmigen Außenrand aufweist. Der Durchmesser dieses Außenrandes der Frontscheibe 1 ist dabei auf den gewünschten Einsatzbereich angepasst. Für die Verwendung des Leuchteneinsatzes in Leuchten mit QR-70- oder QR-111-Fassungen könnte der Außendurchmesser der vorzugsweise ringförmigen Frontscheibe 1 etwa 70 mm bzw. etwa 111 mm betragen. Es sind aber auch für solche Leuchten andere Durchmesser und sogar andere Farmen der Frontscheibe 1 möglich, was in den weiteren Beispielen später noch ersichtlich wird. So könnte die Frontscheibe 1 beispielsweise auch oval oder eckig sein. Durch eine entsprechende Anpassung der Größe und Form der Frontscheibe 1 ist der Leuchteneinsatz vorzugsweise auf alle gängigen Leuchten, insbesondere Leuchten mit QR-70 und/oder QR-111-Fassungen adaptierbar.
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Insbesondere dient die Frontscheibe 1 zur Fixierung oder Montage des Leuchteneinsatzes in entsprechenden Leuchten. Beispielsweise wirkt die Frontscheibe 1 insbesondere an deren Außenrand mit Betestigungselementen der Leuchte, wie beispielsweise einem Feder-„Schnapp”-Mechanismus, zusammen, um damit eine Fixierung des Leuchteneinsatzes in der Leuchte bzw. relativ zur Leuchte zu erreichen. In diesem Fall, wie z. B. in der in 1A und 1B dargestellten bevorzugten Ausführungsform, müssen an der Frontscheibe 1 keine weiteren speziellen strukturellen Elemente zur Befestigung des Leuchteneinsatzes in einer Leuchte vorgesehen sein. Im Leuchtengehäuse vorgesehene Federn können direkt am Außenrand der Frontscheibe 1 ansetzen und diesen fixieren. Wie in weiteren bevorzugten Ausführungsformen noch beschrieben wird, kann die Frontscheibe 1 zur Fixierung oder Montage des Leuchteneinsatzes in entsprechenden Leuchten ein oder mehrere Befestigungselemente aufweisen, über welche eine Befestigung beispielsweise durch Schrauben erfolgt. In jedem Fall wird durch die Fixierung der Frontscheibe 1 vorzugsweise der gesamte Leuchteneinsatz ausreichend in der Leuchte fixiert. Dazu umfasst die Frontscheibe 1 vorzugsweise ausreichend stabiles Material, wie z. B. Metall, insbesondere Aluminium.
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In der in 1A dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Frontscheibe 1 eine ebene Scheibe. insbesondere liegt die Frontscheibe dabei im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zu einer Abstrahlachse 10 des Leuchteneinsatzes. In der Darstellung der beigefügten Zeichnungen ist diese Abstrahlachse als unterbrochene Linie mit einem Pfeil eingezeichnet. Dabei zeigt der Pfeil insbesondere in eine Hauptabstrahlrichtung des Leuchteneinsatzes, wobei die Pfeilrichtung auch festlegt, was im Rahmen der vorliegenden Beschreibung im Leuchteneinsatz als „vorne” verstanden wird. Eine Betrachtung aus einer Richtung, in die der Pfeil zeigt, wird somit als „von vorne” angesehen. In diesem Sinne sich auch die Begriffe Vorderseite oder Rückseite des Leuchteneinsatzes oder einzelner Elemente davon zu verstehen.
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Alternativ zu der ebenen Ausgestaltung in den schematisch dargestellten Ausführungsformen könnte die Frontscheibe 1 in dieser oder anderen Ausführungsformen auch zumindest teilweise gewölbt und/oder geknickt bzw. gewinkelt sein. In jedem Fall weist die Frontscheibe 1 vorzugsweise eine Vorderfläche 1a auf, welche zumindest teilweise eine Sichtfläche des Leuchteneinsatzes bildet. Dazu sind an der Vorderfläche 1a vorzugsweise keine Befestigungselemente sichtbar. Vielmehr kann die Vorderfläche 1a dekorativ gestaltet sein (poliert, gebürstet, lackiert, bedruckt, glatt, strukturiert, usw.).
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Eine der Vorderfläche 1a entgegengesetzte, also abgewandte Seite der Frontscheibe 1 bildet eine Rückfläche 1b der Frontscheibe 1. An der Rückfläche 1b können Befestigungselemente beispielsweise zum Fixieren der Frontscheibe 1 und damit des Leuchteneinsatzes in einer Leuchte vorgesehen sein. Zumindest sind an der Rückfläche 1b später noch genauer beschriebene Führungsschienen 7 angeordnet und befestigt, über welche weitere Komponenten des Leuchteneinsatzes relativ zur Frontscheibe 1 befestigt sind.
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Außerdem weist die ansonsten vorzugsweise undurchsichtige Frontscheibe 1 insbesondere in einem zentralen Bereich eine Lichtdurchtrittsöffnung auf, durch welche Licht von einem später noch genauer beschriebenen LED-Chip 6 hinter der Frontscheibe nach vorne abgestrahlt werden kann. Die Frontscheibe 1 ist somit vorzugsweise ringförmig ausgebildet. in der in 1A und 1B gezeigten bevorzugten Ausführungsform ist in der Lichtdurchtrittsöffnung der Frontscheibe 1 eine Linse 2 angeordnet und insbesondere an der Frontscheibe befestigt. Vorzugsweise weist die Linse eine optische Achse auf, die mit der Abstrahlachse des Leuchteneinsatzes zusammenfällt. Je nach Brennweite und Abstand der Linse 2 zu einer vom LED-Chip gebildeten Lichtquelle wird das abgestrahlte Licht nach vorne in einem gewünschten Abstrahlwinkel geführt.
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Außerdem umfasst der Leuchteneinsatz den LED-Chip 6, der an einem Kühlkörper 4 des Leuchteneinsatzes angeordnet ist und daran befestigt ist. Vorzugsweise ist der LED-Chip 6 mittels Schrauben am Kühlkörper befestigt und durch eine Wärmeleitpaste thermisch gut leitfähig an den Kühlkörper 4 gekoppelt. Damit lassen sich LED-Chip 6 und Kühlkörper 4 z. B. für eine Reparatur des Leuchteneinsatzes einfach voneinander trennen und einzeln austauschen. Außerdem ist durch den Kühlkörper 4 eine gute Ableitung der beim Betrieb des LED-Chips 6 entstehenden Wärme möglich, wodurch eine Überhitzung des LED-Chips vermieden werden kann. Die erhöht die Lebensdauer des LED-Chips 6.
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Vorzugsweise ist der LED-Chip 6 im Wesentlichen auf der Abstrahlachse 10 des Leuchteneinsatzes und/oder der optischen Achse der Linse 2 angeordnet und ausgelegt, Licht mit einem Öffnungswinkeln von beispielsweise ungefähr 120° um die Abstrahlachse 10 zentriert nach vorne abzustrahlen. Dazu ist der LED-Chip 6 vorzugsweise auf einer Montagefläche 12 des Kühlkörpers 4 angeordnet, die im Wesentlichen senkrecht zur Abstrahlrichtung 10 liegt. Das vorn LED-Chip 6 abgestrahlte Licht wird durch die Linse 2 gebrochen. Je nach Position des LED-Chip 6 relativ zum Brennpunkt der Linse 2 wird damit ein gewünschter Ausleuchtungswinkel des Leuchteneinsatzes erreicht.
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Erfindungsgemäß sind der LED-Chip 6 und der Kühlkörper 4 über eine Halterung derart an der Frontscheibe befestigt, dass diese Befestigung von vorne nicht sichtbar ist. Durch diese Befestigung wird eine bestimmte, vorzugsweise veränderbare bzw. einstellbare Position des LED-Chips 6 relativ zur Frontscheibe 1 (insbesondere zur Linse 2) erreicht, wodurch die vom Leuchteneinsatz bewirkte (vorzugsweise einstellbare) Ausleuchtung bestimmt wird. Vorzugsweise erfolgt die Befestigung an der Rückfläche 1b der Frontscheibe 1. Dazu umfasst der Leuchteneinsatz, also die Halterung, mittels welcher der LED-Chip 6 und der Kühlkörper 4 zur Frontscheibe 1 verbunden sind, insbesondere an der Rückfläche 1b der Frontscheibe 1 befestigte Führungsschienen 7, an denen der Kühlkörper 4 vorzugsweise zumindest teilweise anliegt und geführt wird.
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Vorzugsweise sind die Führungsschienen 7 mittels Klebe- und/oder Löt- und/oder Schweißverbindung an der Rückfläche 1b der Frontscheibe 1 fixiert. Vorzugsweise weisen die Führungsschienen 7 jeweils eine Längsachse auf, die im Wesentlichen parallel zur Abstrahlachse 10 und/oder optischen Achse verläuft. In einer bevorzugten Ausführungsform umfassen die Führungsschienen 7 jeweils eine Hülse mit Innengewinde. Diese Hülse ist beispielsweise in einfacher und effizienter Weise mit einem Gewindezapfen (insbesondere einer Schraube) verschraubt, welcher an der Rückfläche 1b der Frontscheibe 1 befestigt ist. Dies gewährleistet eine sichere und dennoch für Reparaturzwecke oder zum einfachen Austausch einzelner Teile wieder lösbare Verbindung. Alternativ könnten die Innengewindehülsen an ihren vorderen Enden auch direkt an der Frontscheibe 1 befestigt (z. B. geklebt und/oder gelötet und/oder geschweißt) sein.
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Wie in 1A beispielhaft gezeigt, umfasst die Halterung für den Kühlkörper 4 vorzugsweise zu jeder Führungsschiene 7 eine Brückenhalterung 8, welche die jeweilige Führungsschiene 7 mit einem Brückenelement 3, beispielsweise in Form eines Verbindungsblechs, verbindet. Vorzugsweise verbindet das Brückenelement 3 eine Vielzahl der Führungsschienen 7, besonders bevorzugt alle Führungsschienen 7, auf der Rückseite des Leuchteneinsatzes, also hinter dem Kühlkörper 4, miteinander. Als Brückenhalterungen 8 sind beispielsweise Schrauben und/oder Nieten vorgesehen. Besonders bevorzugt umfassen die Brückenhalterungen 8 jeweils einen Gewindestab (insbesondere eine Schraube), welcher in das Innengewinde der als Führungsschiene 7 ausgebildeten Hülse eingreift. Vorzugsweise ist der Gewindestab bzw. die Schraube mit einer zusätzlichen Schraubenmutter am Brückenelement 3 befestigt. Durch die Kombination einer Innengewindehülse mit einem Gewindestab kann in einfacher Weise die Länge des Leuchteneinsatzes (in Richtung der Abstrahlachse) flexibel und stufenlos an die gewünschte bzw. erforderliche Einbautiefe angepasst werden. Außerdem ist ein unkomplizierter Wechsel einzelner Komponenten des Leuchteneinsatzes möglich.
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In der in 1A und 1B gezeigten bevorzugten Ausführungsform sind genau zwei Führungsschienen 7 vorgesehen. In dieser und anderen Ausführungsformen könnten zusätzlich weitere Führungsschienen vorgesehen sein. Diese sind vorzugsweise symmetrisch (insbesondere im gleichen Abstand) um die Abstrahlachse 10 bzw. optische Achse angeordnet. Damit werden die Halterungskräfte gleichmäßig verteilt. Die Führungsschienen 7 sind dabei dezentral oder peripher, also zumindest abseits der Abstrahlachse 10 bzw. der optischen Achse, angeordnet. Damit wird eine hohe Stabilität des Leuchteneinsatzes und insbesondere stabile Halterung bzw. Führung des Kühlkörpers 4 und damit des LED-Chips 6 relativ zur Frontscheibe 1 erreicht, welche wiederum zur Fixierung oder Montage des Leuchteneinsatzes in der gewünschten Leuchte dient.
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Um den Ausleuchtungswinkel des Leuchteneinsatzes einfach und genau verändern und an die gewünschte Anwendungssituation anpassen zu können, ist der Kühlkörper 4 zusammen mit den LED-Chip 6 vorzugsweise stufenlos relativ zur Frontscheibe 1 (insbesondere zur Linse 2) verschiebbar bzw. verstellbar. Dies führt dazu, dass der Winkel, mit dem das Licht vom Leuchteneinsatz nach vorne abgestrahlt wird, bezüglich des Öffnungswinkels des abgestrahlten Lichtkegels stufenlos einstellbar ist. Somit können alle Arten von Leuchten damit ausgestattet werden, egal ob es ich um einen Strahler (der also gezielt einen vergleichsweise kleinen Bereich anstrahlen soll und somit einen kleinen, gebündelten Lichtstrom notwendig macht – kleiner, enger Lichtwinkel) oder einen Fluter (der hauptsächlich eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung einer größeren Fläche erzielen soll – großer, breiter Lichtwinkel) handelt. Vorzugsweise lässt die der Kühlkörper 4 derart verstellen, dass der LED-Chip 6 jeden Abstand in einem Bereich von etwa dem Brennpunkt der Linse 2 bis etwa zur Linse 2 einnehmen kann. Es kann aber auch ein größerer oder kleinerer Einstellbereich vorgegeben sein. Dabei würde ein größerer Abstand allerdings im Wesentlichen nur zu einer Vergrößerung der erforderlichen Einbautiefe des Leuchteneinsatzes führen, ohne eine wesentliche Erhöhung der Flexibilität bezüglich der Einstellung einer gewünschten Ausleuchtung zu erreichen. Es ist daher besonders bevorzugt, die Einbautiefe so zu wählen, dass beim größtmöglichen Abstand des LED-Chips 6 von der Linse 2 der LED-Chip 6 im Bereich des Brennpunkts der Linse 2 oder sogar ein wenig näher an der Linse 2 liegt.
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Dabei wird der Kühlkörper 4 insbesondere für eine Verstellung bzw. Verschiebung entlang einer Verstellrichtung 10 parallel zur Abstrahlachse 10 bzw. optischen Achse mittels der Führungsschienen 7 gleitend geführt. Die Führungsschienen 7 dienen daher vorzugsweise nicht nur als Elemente der Halterung des Kühlkörper 4, sondern verhindern auch eine unerwünschte seitliche Bewegung (z. B. Drehung und/oder Verkippung) des Kühlkörper, während sie eine (gleitende) Bewegung des Kühlkörpers entlang der Verstellrichtung (Abstrahlachse 10, auch axiale Richtung des Leuchteneinsatzes bezeichnet) zulassen. Vorzugsweise sind die Führungsschienen 7 näher an einem peripheren Rand 14 des Kühlkörpers 4 als in dessen Zentrum (Abstrahlachse 10) angeordnet.
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Die axiale Bewegung bzw. Position des Kühlkörpers 4 wird dabei vorzugsweise durch ein Einstellelement 5 festgelegt bzw. verändert. Das Einstellelement 5 fixiert damit die axiale Position des Kühlkörpers 4 und erlaubt bei Betätigung des Einstellelements 5 eine vorzugsweise stufenlose Veränderung der axialen Position des Kühlkörpers 4. Besonders bevorzugt ist das Einstellelement 5 zentral, also im Bereich der optischen Achse bzw. Abstrahlachse 10 des Leuchteneinsatzes vorgesehen. Damit kann in einfacher Weise mit einem einzigen Einstellelement 5 eine komfortable, schnelle und sichere Einstellung bzw. Fixierung der axialen Position des Kühlkörpers 4 erreicht werden, wobei die Einstell- und Fixierkräfte gleichmäßig bzw. symmetrisch wirken und eine Verkantung, Verdrehung oder Verkippung des Kühlkörpers 4 vermieden wird.
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Vorzugsweise umfasst das Einstellelement 5 eine sich in Verstellrichtung des Kühlkörpers erstreckende Rändelschraube, welche gegen Bewegungen in axialer Richtung (also in Verstellrichtung des Kühlkörpers 4) mit dem Brückenelement 3 verbunden ist, während eine Drehung der Rändelschraube um die Schraubenachse möglich ist. Das Gewinde der Rändelschraube greift dabei vorzugsweise in ein im Kühlkörper vorgesehenes Innengewinde ein. Damit kann die axiale Position des Kühlkörpers sehr präzise stufenlos verstellt werden.
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Die Halterung des Kühlkörpers 4 mittels peripher angeordneter Führungsschienen 7, welche wiederum von vorne nicht sichtbar an der Frontscheibe fixiert sind, gewährleistet eine stabile und kompakte Bauweise, die sehr flexibel für viele Leuchten einsetzbar ist. Dabei stellt diese Bauweise außerdem eine gute Ableitung der beim Betrieb des Leuchteneinsatzes entstehenden Wärme sicher. Insbesondere lässt die Konstruktion eine gute Belüftung des Kühlkörpers 4 zu, um Wärme vom Kühlkörper ableiten zu können.
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2A bis 4B zeigen beispielhaft weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Dabei sind analoge Komponenten mit dem jeweils selben Bezugszeichen gekennzeichnet. Diesbezüglich wird somit auf die Ausführungen zu 1A und 1B verwiesen, die analog auch für die beispielhaften Ausführungsformen von 2A bis 4B gelten. Im Folgenden wird lediglich auf einige Unterschiede in den Details der Konstruktion eingegangen.
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So sind in den Ausführungsformen von 2A bis 4B auch Kühlrippen 16 und Zwischenräume 18 zwischen den Kühlrippen 16 schematisch gezeigt. Diese sind vorzugsweise auch in der Ausführungsform von 1A und 1B vorgesehen, auch wenn sie in der schematischen Darstellung nicht eingezeichnet sind. Andererseits ist der LED-Chip 6 in analoger Weise auch in den Ausführungsformen von 2A bis 4B vorgesehen, auch wenn er nicht in allen Abbildungen dargestellt ist.
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Abweichend von dem vorangegangenen Beispiel ist in 2A bis 2C eine Ausführungsform mit einer quadratischen Frontplatte 1 beschrieben. Außerdem sind in dieser Ausführungsform beispielhaft vier Führungsschienen 7 dargestellt, welche mit einem Brückenelement 3 mittels entsprechender Brückenhalterungen 8 verbunden sind. Dabei kann die Anzahl der Führungsschienen 7 unabhängig von der Form der Frontscheibe 1 gewählt werden. Vor allem in der perspektivischen Darstellung von 2A ist gut zu erkennen, dass die Führungsschienen vorzugsweise in den Zwischenräumen 18 zwischen den Kühlrippen 16 des Kühlkörpers 4 verlaufen. Damit ist eine gute Führung des Kühlkörpers bei dessen Verschiebung gewährleistet, ohne dass der zusätzlichen Durchführungen für die Führungsschienen im Kühlkörper gebildet werden müssen.
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Wie in 2C ist auch in der Ausführungsform von 3B eine im Kühlkörger 4 ausgebildete Kabeldurchführung 20 dargestellt. Damit kann der LED-Chip 4 auf der Vorderseite des Kühlkörger mit dem erforderlichen elektrischen Strom von der Rückseite des Leuchteneinsatzes her versorgt werden. Dabei wird durch die Kabeldurchführung 20 vorzugsweise auch eine Zugentlastung für das Kabel erreicht.
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In der in 4A und 4B dargestellten Ausführungsform sind an der Rückfläche 1b der Frontscheibe 1 zusätzlich zu den Führungsschienen 7 auch noch Befestigungselemente 22 angeordnet, welche einer Montage und Fixierung der Frontscheibe 1 und damit des gesamten Leuchteneinsatzes in der entsprechenden Leuchte ermöglichen. Vorzugsweise sind die Befestigungselemente 22 von vorne nicht sichtbar. Sie können insbesondere als Steck-, Klemm- oder Schraubelemente ausgebildet sein. Auch wenn in den vorangegangenen Beispielen keine solchen Befestigungselemente gezeigt sind, können sie dort ebenfalls vorgesehen werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Frontscheibe
- 1a
- Vorderfläche der Frontscheibe
- 1b
- Rückfläche der Frontscheibe
- 2
- Linse
- 3
- Brückenelement
- 4
- Kühlkörper
- 5
- Einstellelement (Schraube)
- 6
- LED-Chip
- 7
- Führungsschienen
- 8
- Brückenhalterung
- 10
- optische Achse, Abstrahlachse, Verstellrichtung
- 12
- Montagefläche
- 14
- peripherer Rand des Kühlkörpers
- 16
- Kühlrippen
- 18
- Zwischenräume
- 20
- Kabeldurchführung
- 22
- Befestigungselemente
