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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmittel mit einer internen Stromquelle in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, das einen Grundkörper, einen Stopfen und einen Aufsatz beinhaltet. Es zeichnet sich insbesondere durch die Anordnung der Leiterplatte mit der Steuerschaltung für die Lichtquelle im Stopfen und deren Kontaktierung mit der Stromquelle aus.
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Bei Leuchtmitteln wie Taschenlampen und Dekorationsleuchten, insbesondere solchen für die Dekoration von Christbäumen und Adventskränzen, ist es eine wesentliche Voraussetzung für eine vorteilhafte Produktgestaltung, dass sie möglichst einfach und mit wenigen Einzelteilen konstruiert sind, um einen kostengünstigen Zusammenbau zu ermöglichen und wenige Fehlerquellen zu beinhalten. Dies trifft ganz besonders auf solche Leuchtmittel zu, die nicht nur eine einfache direkt strombetriebene Lichtquelle beinhalten, sondern eine zwischengeschaltete Steuerschaltung aufweisen, die Zusatzfunktionen wie verschiedene Leucht- oder Blinkmodi, eine Ein-/Ausschalt-Funktion oder eine Fernsteuerung des Leuchtmittels bietet.
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Gerade wenn die Leuchtmittel wie im Fall von elektrischen Christbaumkerzen relativ geringe Abmessungen aufweisen sollen, ist eine platzsparende Positionierung und Kontaktierung der Leiterplatte, auf der die Steuerschaltung angebracht ist, mit der Stromquelle besonders wichtig. Im Stand der Technik wird die Kontaktierung der Leiterplatte üblicherweise mittels Kabelverbindungen bewerkstelligt, die über geeignet geformte Kontaktbleche, an die der positive Pol der Batterie oder des Akkumulators stößt, und eine auf den negativen Pol eine Federkraft ausübende Struktur, wie z. B. eine Schraubenfeder oder ein D-förmig gebogenes Federblech, den Kontakt mit der Stromquelle herstellen. Störend ist hierbei, dass die Kabelverbindung zum negativen Pol dabei irgendwie an dem Kontaktblech für den positiven Pol vorbei geführt werden muss.
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Unabhängig davon, ob beispielsweise das Federblech direkt mit den Kabeln der Leiterplatte verbunden wird oder noch Hilfskonstruktionen wie Kontaktstreifen zwischengeschaltet werden, wird durch das Herumführen des Kabels um das Kontaktblech entweder dessen Größe eingeschränkt oder es muss eine Bohrung aufweisen, durch die das Kabel geführt werden kann. Dies kann in ersterem Fall zu unsicherem Kontakt mit dem positiven Pol führen und im zweiten Fall die Ursache von Kurzschlüssen sein. Die einzige Alterative zu solchen Anordnungen besteht in der Beanspruchung von mehr und über die Breite der Batterie oder des Akkumulators hinaus gehendem Gehäuseplatz, damit die Kabelführung in ausreichendem Abstand zum Kontaktblech verlaufen kann.
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Zudem sind die Lötstellen der Kabel an dem Kontaktblech und an dem Kontaktstreifen oder der die Federkraft ausübenden Struktur mögliche Fehlerursachen, da sich diese durch Erschütterungen bei der Handhabung der Leuchtmittel mit der Zeit lösen können. Und nicht zuletzt bedeutet es einen zusätzlichen Arbeitsschritt, diese Lötverbindungen beim Zusammenbau des Leuchtmittels herzustellen.
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Ausgehend von diesen Nachteilen bei der Kontaktierung der die Steuerschaltungen tragenden Leiterplatten mit der Stromquelle in Leuchtmitteln des Stands der Technik war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine platzsparende und kostengünstig zu erzielende Kontaktierung der Leiterplatten mit der Stromquelle bereit zu stellen, die außerdem noch eine geringe Fehleranfälligkeit aufweist.
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Gelöst wurde diese Aufgabe durch das erfindungsgemäße Leuchtmittel mit einem Grundkörper zur Aufnahme einer Stromquelle in Form einer Batterie oder eines Akkumulators, einem diesen verschließenden Stopfen aus nichtleitendem Material mit einer darin befestigten Leiterplatte, auf der mindestens eine Lichtquelle und eine Steuerschaltung angeordnet sind, und einem die Lichtquelle umschließenden transparenten oder transluzenten Aufsatz, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Leiterplatte über zwei Führungsrillen so in dem Stopfen positioniert wird, dass die Längsachse des Stopfens mit der Mittelachse der Leiterplattenebene zur Deckung gebracht wird, wobei der Innendurchmesser des Stopfens der Breite der Leiterplatte entspricht, ferner die Leiterplatte an der im zusammengebauten Zustand der Stromquelle zugewandten Seite über einen ersten Bereich mit verringerter Breite und einen sich daran anschließenden zweiten Bereich mit nochmals verringerter Breite verfügt, weiterhin die Kanten der Leiterplatte im ersten Bereich mit Kontaktflächen versehen sind, die zum Verbinden der Leiterplatte mit dem negativen Pol der Stromquelle dienen, sowie die der Stromquelle zugewandte Kante der Leiterplatte im zweiten Bereich mit einer Kontaktfläche versehen ist, die zum Verbinden der Leiterplatte mit dem positiven Pol der Stromquelle dient, wobei der erste Bereich von einer Schraubenfeder umgeben ist, deren Innendurchmesser der Breite des ersten Bereiches entspricht und die einerseits Kontakt zu dessen Kontaktflächen hat und andererseits in Kontakt mit einer Kappe aus leitendem Material steht, die über dem unteren Ende des Stopfens sitzt und in ihrer Stirnfläche eine Aussparung aufweist, durch die die Kontaktfläche des zweiten Bereiches den positiven Pol der Stromquelle kontaktieren kann, und die Kappe im eingesetzten Zustand des Stopfens im Grundkörper ein Kontaktmittel berührt, welches die Kappe mit dem negativen Pol der Stromquelle kontaktiert.
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Die zwei Führungsrillen im Stopfen werden jeweils durch zwei im Abstand der Kantenhöhe der Leiterplatte voneinander angebrachte Streifen gebildet und formen so einen exakt passenden Einschub für die Leiterplatte. Als alternative Ausführungsform wäre es ebenso möglich, den Innendurchmesser des Grundkörpers etwas kleiner als die Breite der Leiterplatte zu wählen und dann jeweils eine Nut darin auszusparen. Auf diese Weise kann die Leiterplatte höchst platzsparend im Stopfen untergebracht werden, da er nur unwesentlich breiter als die Leiterplattenbreite sein muss. Gleichzeitig wird sie dadurch so positioniert, dass die an ihrer Kante im zweiten Bereich angebrachte Kontaktfläche konzentrisch mit dem positiven Pol der Stromquelle ausgerichtet wird. Damit kann die Leiterplatte ohne weitere Leitungen oder Verbindungsmittel den positiven Pol der Stromquelle direkt kontaktieren.
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Die Verbindung zum negativen Pol der Stromquelle wird so ebenfalls ohne Lötarbeiten oder zusätzliche Leitungen möglich. Die Kontaktflächen im ersten Bereich der Leiterplatte stellen den Kontakt zu einer Schraubenfeder her, die zweierlei Funktionen erfüllt. Zum einen wird die elektrische Verbindung der Kontaktflächen und damit der Leiterplatte mit der leitfähigen Kappe hergestellt, die den unteren Abschluss des Stopfens bildet. Zum anderen übt sie ihre Federkraft auf die eingeschobene Leiterplatte aus und sorgt so dafür, dass diese sicher am Anschlag im Stopfen sitzt und die am anderen Ende durch die Öffnung im Stopfen hinausgeführte Leuchtquelle optimal im Zentrum des in den Stopfen eingesteckten oder eingeklebten Aufsatzes positioniert wird. Beim Einsetzen des Stopfens in den Grundkörper berührt dann die leitfähige Kappe eine Kontaktstruktur, welche im Grundkörper fixiert wird und die mit dem negativen Pol der Stromquelle verbunden ist.
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Bei der Lichtquelle handelt es sich vorzugsweise um LEDs. Neben der längeren Lebensdauer und dem geringeren Stromverbrauch bieten LEDs gegenüber Glühbirnen hier noch den zusätzlichen Vorteil, dass sie ohne einen Sockel oder eine sonstige Haltevorrichtung einfach durch Anlöten ihrer Anschlüsse auf der Leiterplatte und in Position Biegen positioniert werden können.
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Um optimale Kontaktverhältnisse zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn das Kontaktmittel aus einer konischen Schraubenfeder besteht, von deren Basis der Federdraht in Form eines langgestreckten "U"s nach oben verlängert ist. Dadurch wird die Stromquelle nach oben und mit ihrem positiven Pol gegen die Kontaktfläche gedrückt. Der U-förmige Teil wird dabei in eine Führungsschiene im Grundkörper eingeschoben. Damit ist eine rasche Montage gewährleistet und die nach oben stehende Schlaufe, die die Kappe berühren soll, wird gegen seitliches Wegrutschen gesichert, was ansonsten beim Eindrehen des Stopfens auftreten könnte.
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Der Verschlussmechanismus des Stopfens im Grundkörper besteht vorzugsweise in einem Bajonettverschluss. Dies erlaubt eine sichere Arretierung und bietet die Möglichkeit, den Stopfen bündig mit dem Grundkörper abschließen zu lassen. Zum Eindrehen des Stopfens benutzt man dann den Aufsatz als Griff.
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Eine sehr nützliche Zusatzfunktion kann implementiert werden, indem man die Steuerschaltung auf der Leiterplatte mit einem IR-Empfänger ausrüstet. Somit sind das Ein-/Ausschalten und/oder verschiedene Leuchtmodi über einen IR-Sender fernbedienbar. Insbesondere Dekorationsleuchten, bei denen die Steuerschaltung so eingerichtet ist, dass beispielsweise unterschiedliche Helligkeiten, Farben oder Blinkrhythmen erzeugt werden können, lassen sich damit ferngesteuert schalten. Damit dies möglich ist, muss der Grundkörper zumindest im Bereich des IR-Empfängers aus IR-transparentem Material gefertigt sein oder eine entsprechende Aussparung aufweisen.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Leuchtmittels besteht in der Nachbildung einer Kerze. Dazu weist der Aufsatz eine Flammenform auf. Durch die platzsparende Konstruktion mit der Leiterplatte im Stopfen ist es möglich, die Abmessungen des Grundkörpers denen einer handelsüblichen Christbaumkerze anzugleichen. Wird über die Steuerschaltung ein entsprechendes Flackern der Lichtquelle erzeugt, so wird ein täuschend echter Kerzeneindruck erweckt. Mit dem ebenen Boden der Kerzennachbildung kann diese wie eine normale Kerze in einen Ständer gesteckt werden oder auch einfach so aufgestellt werden.
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Für eine Befestigung einer solchen Kerzennachbildung an einem Adventskranz oder einem Christbaum ist es bevorzugt, wenn im Boden des Grundkörpers des Leuchtmittels eine Aussparung vorgesehen ist, in die eine unter Federdruck stehende Klemme eingeclipst werden kann. Durch Ausgestaltung des Befestigungsmittels an der Klemme als Kugelkopf ist es dann möglich, die Kerzennachbildung wie bei herkömmlichen Kerzenhaltern für Christbäume senkrecht auszurichten, wenn die Klemme an einem schrägstehenden Zweig befestigt wurde. Durch die Positionierung des Kugelkopfes an der Klemme anstatt am Kerzenfuß werden dessen sonstige obengenannten Aufstellvarianten nicht beeinträchtigt, nachdem die Klemme wieder abgenommen wurde.
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1 zeigt beispielhaft eine Explosionszeichnung eines erfindungsgemäßen Leuchtmittels in der Ausgestaltung als elektrische Christbaumkerze mit Fernsteuerungsoption. Der Grundkörper (1) des Leuchtmittels ist zylindrisch gestaltet mit einem Innendurchmesser, der dazu geeignet ist, eine AAA Batterie oder einen entsprechend dimensionierten Akkumulator als Stromquelle (2) aufzunehmen. Seine Höhe entspricht im Wesentlichen der Höhe der Stromquelle (2) und des Stopfens (3) zuzüglich etwa der halben Höhe der konischen Schraubenfeder des Kontaktmittels (11). Er verfügt über eine Führungsschiene, in die der U-förmige Teil des Kontaktmittels (11) eingeschoben werden kann. Die Höhe des "U"s ist so bemessen, dass dessen Bogen etwa bis in die halbe Höhe der Kappe (10) im eingesetzten Zustand des Stopfens (3) reicht. Zur besseren Kontaktierung ist die Kappe (10) leicht konisch geformt und die Rundung des "U"s leicht nach außen in Richtung der Innenwand des Grundkörpers (1) gebogen.
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Der Stopfen (3), der in 2 nochmals vergrößert und in 4 in zusammengebautem Zustand aber noch ohne den Aufsatz (6) dargestellt ist, ist im oberen Bereich auf der Außenseite mit Rillen für einen Bajonettverschluss versehen, in die entsprechende Zapfen an der Innenwand des Grundkörpers (1) eingreifen können. Das runde Loch auf der Oberseite des Stopfens (3), durch das die Lichtquelle (5) nach außen ragt, besitzt seitlich zwei Aussparungen, durch die zwei Zapfen an der zylindrischen Basis des Aufsatzes (6) hindurch passen. An der Innenseite des Stopfens (3) ist ein Anschlag für die Zapfen befestigt, sodass der Aufsatz (6) ebenfalls bajonettartig mit einer Drehbewegung auf dem Stopfen (3) befestigt werden kann.
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Die Leiterplatte (4), welche in 3 im Detail abgebildet ist, verfügt neben der nicht gesondert dargestellten Steuerschaltung über einen IR-Empfänger (13). Damit dieser Signale empfangen kann, sind sowohl der Stopfen (3) als auch der Grundkörper (1) aus einem IR-transparenten Kunststoff hergestellt. Als Lichtquelle (5) ist am oberen Ende der Leiterplatte (4) eine einzelne LED angelötet und derart umgebogen worden, dass sie nach dem Einschieben der Leiterplatte (4) in die Führungsrillen (12) des Stopfens (3) im Zentrum des Aufsatzes (6) positioniert wird. Aufsatz (6) ist dabei in Form einer Flamme gestaltet.
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Am unteren Ende der Leiterplatte (4) befinden sich die zwei abgestuften Bereiche (4a, 4b). Die Kanten der Leiterplatte (4) sind im ersten Bereich (4a) sowohl auf der nach unten weisenden Seite als auch auf der nach außen weisenden Seite vollflächig mit Kontaktflächen (7) versehen. Über diesen Bereich wird passgenau die Schraubenfeder (9) geschoben und so Kontakt mit der Leiterplatte (4) hergestellt. Der zweite Bereich (4b) ist schmäler gehalten, damit weder die Schraubenfeder (9) noch die auf das untere Ende des Stopfens (3) aufgesetzte Kappe (10) in Kontakt mit der Kontaktfläche (8) kommt, welche die Kante der Leiterplatte (4) auf der nach unten weisenden Seite des zweiten Bereichs (4b) bedeckt. Die weiteren Kanten des zweiten Bereichs (4b) verfügen über keine Kontaktflächen, da diese den positiven Pol der Stromquelle (2) ohnehin nicht berühren könnten und es ansonsten außerdem zu einem Kurzschluss mit den angrenzenden Kontaktflächen (7) käme.
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Nach dem Zusammensetzen des Stopfens (3) mit Leiterplatte (4), Schraubenfeder (9) und Kappe (10) kann dieser dann in den Grundkörper (1) eingesteckt und mit dem Bajonettverschluss arretiert werden. Die Schraubenfeder des Kontaktmittels (11) sorgt dann für einen sicheren Kontakt des positiven Pols der Stromquelle (2) mit der Kontaktfläche (8), da sie die Stromquelle (2) nach oben drückt.
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Abgesehen von der Leiterplatte sind damit bei der Herstellung des Leuchtmittels keinerlei Lötarbeiten notwendig. Der gesamte Aufbau wird ohne Verkabelung in einfacher Stecktechnik bewerkstelligt und kommt mit wenigen Einzelteilen aus.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundkörper
- 2
- Stromquelle
- 3
- Stopfen
- 4
- Leiterplatte
- 4a
- erster Bereich
- 4b
- zweiter Bereich
- 5
- Lichtquelle
- 6
- Aufsatz
- 7
- Kontaktflächen (zum negativen Pol)
- 8
- Kontaktfläche (zum positiven Pol)
- 9
- Schraubenfeder
- 10
- Kappe
- 11
- Kontaktmittel
- 12
- Führungsrillen
- 13
- IR-Empfänger
- 14
- Klemme
