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Die Erfindung betrifft eine Leuchte umfassend eine Platine und mindestens ein Leuchtmittel.
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Leuchten sind vielseitig einsetzbar. Sie dienen nicht nur zu Beleuchtungszwecken, sondern können auch in Industrieanlagen Anwendung finden, zum Beispiel zum Aushärten von Klebstoffen, Lacken oder anderen härtbaren Massen. Dabei ist es wünschenswert, dass das Licht gezielt auf die zu beleuchtenden Stellen gestrahlt wird.
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Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Leuchte mit einer verbesserten Abstrahlcharakteristik bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Leuchte umfassend eine Platine und mindestens ein Leuchtmittel, das direkt mit der Platine kontaktiert ist, wobei die Platine einen Hauptabschnitt, der sich in einer Haupterstreckungsebene erstreckt, und einen relativ zum Hauptabschnitt abgewinkelten Abschnitt hat, an dem das Leuchtmittel angeordnet ist.
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Eine derartige Leuchte hat aufgrund des abgewinkelten Abschnitts eine verbesserte Abstrahlcharakteristik und gleichzeitig eine besonders kompakte Bauform. Genauer gesagt wird das Licht bereits unter einem gewünschten Hauptabstrahlwinkel gegenüber dem Hauptabschnitt abgestrahlt, ohne dass die Lichtstrahlen durch eine aufwendige Optik umgeleitet werden müssen.
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Der abgewinkelte Abschnitt ist dabei vorzugsweise deutlich kürzer als der Hauptabschnitt der Platine, beispielsweise hat der abgewinkelte Abschnitt eine Länge von 1/5 der Länge des Hauptabschnitts oder ist noch kürzer.
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Der abgewinkelte Abschnitt kann dabei um 10° bis 90°, insbesondere um 60°, relativ zum Hauptabschnitt geneigt sein. Der Winkel kann dabei je nach Anwendung und Bauraumsituation besonders einfach durch eine entsprechende Ausbildung der Platine eingestellt sein. Damit lässt sich die Leuchte individuell für bestimmte Bauraumsituationen auslegen. Das heißt, je nachdem wie die Leuchte in einem vorgegebenen Bauraum untergebracht werden kann und wie der gewünschte Hauptabstrahlwinkel ist, kann der abgewinkelte Abschnitt unter einem entsprechenden Winkel zum Hauptabschnitt abgewinkelt sein, um Licht auf eine gewünschte Stelle zu strahlen, beispielsweise eine auszuhärtende Masse. Es können auch zwei oder mehrere Leuchten in einer Anlage vorgesehen sein.
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Die Platine enthält vorzugsweise ein thermisch leitfähiges Material oder ist aus einem solchen Material gebildet, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer. Insbesondere handelt es sich um eine sogenannte IMS-Platine. IMS steht für Insulated Metal Substrate.
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Um die notwendige thermische Ableitung von dem mindestens einen Leuchtmittel zu ermöglichen, ist dieses beispielsweise direkt auf die Platine aufgelötet und somit thermisch kontaktiert.
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Zur elektrischen Kontaktierung des mindestens einen Leuchtmittels sind auf der Platine elektrische Leiterbahnen vorgesehen, beispielsweise aufgedruckt, wobei die Leiterbahnen voneinander isoliert sind, das heißt, dass sich die Leiterbahnen nicht kreuzen.
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Zum Zweck der Stromversorgung und der Steuerung kann zusätzlich eine Anschlussplatine auf die Platine aufgelötet sein.
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Des Weiteren ist beispielsweise ein NTC Widerstand zur Temperaturkontrolle des mindestens einen Leuchtmittels auf der Platine angeordnet. Hierdurch ist sichergestellt, dass sich die Leuchte automatisch bzw. selbsttätig abschaltet, wenn zu hohe Temperaturen erreicht werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Platine mehrere, unter unterschiedlichen Winkeln zum Hauptabschnitt geneigte Abschnitte umfassen, die jeweils an entgegengesetzte Stirnseiten des Hauptabschnitts anschließen. Dabei ist auf einem der geneigten Abschnitte das mindestens eine Leuchtmittel angeordnet und auf dem anderen geneigten Abschnitt die Anschlussplatine.
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Indem mehrere geneigte Abschnitte vorgesehen sind, kann die Leuchte besonders kompakt ausgebildet sein. Dadurch, dass der Abschnitt, auf dem die Anschlussplatine angeordnet ist, ebenfalls abgewinkelt ist, wird der Freiraum zwischen der Platine und einer Gehäusewand der Leuchte, die oberhalb der Platine angeordnet ist, im Bereich des abgewinkelten Abschnitts vergrößert. In diesem Freiraum kann die Anschlussplatine untergebracht werden. Im Bereich des Hauptabschnitts kann ein Abstand zwischen der Platine und einer Gehäusewand auf ein Minimum reduziert werden.
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Das mindestens eine Leuchtmittel ist vorzugsweise eine LED. Dadurch ist die Leuchte besonders energieeffizient. Beispielsweise sind vier oder mehr LEDs vorgesehen, um eine gewünschte Beleuchtungsstärke zu erreichen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind mehrere Leuchtmittel vorgesehen, insbesondere mindestens vier Leuchtmittel, die bevorzugt ausgebildet sind, um Licht gleicher Wellenlängen abzustrahlen. Wahlweise ist auch möglich, dass unterschiedliche Leuchtmittel mit unterschiedlichen Peak-Wellenlängen kombiniert werden. Durch eine Kombination von Leuchtmitteln mit unterschiedlichen Peak-Wellenlängen sind auch Mischwellenlängen möglich.
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Vorzugsweise gibt das mindestens eine Leuchtmittel Licht mit einer Wellenlänge zwischen 360 nm und 460 nm ab, insbesondere Licht mit einer Peak-Wellenlänge von 365 nm, 400 nm und/oder 460 nm. Derartige Wellenlängen eignen sich besonders gut zum Aushärten von härtbaren Massen wie beispielsweise Klebstoffen, Lacken, Verguss- und/oder Beschichtungsmaterialien.
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Um eine hohe Beleuchtungsintensität zu erreichen, sind die mehreren Leuchtmittel vorzugsweise mit einem Abstand von maximal 1 mm zueinander angeordnet. Dabei können die Leuchtmittel in Reihe oder wahlweise in Form eines Kreuzes positioniert sein. Besonders bevorzugt ist eine symmetrische Anordnung.
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Um die von den Leuchtmitteln erzeugte Wärme abzuführen, kann ein Kühlkörper vorgesehen sein, mit dem die Platine formschlüssig kontaktiert ist, insbesondere wobei die Platine am Kühlkörper befestigt ist. Üblicherweise liegt die maximale Betriebstemperatur der LEDs bei bis zu 100 °C. Durch den Kühlkörper kann diese Wärme zuverlässig abgeführt werden, sodass die Leuchte eine besonders lange Lebensdauer haben kann, insbesondere eine Lebensdauer von mindestens 20.000 Stunden.
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Indem die Platine am Kühlkörper befestigt ist, kann sichergestellt werden, dass ein ausreichender Wärmeübergang von der Platine zum Kühlkörper erfolgt. Auf eine aktive Kühlung kann somit verzichtet werden.
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Der Kühlkörper ist beispielsweise aus Aluminium.
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Gemäß einer Ausführungsform kann der Kühlkörper gleichzeitig einen Gehäusedeckel der Leuchte bilden. Dies hat den Vorteil, dass zur Herstellung der Leuchte weniger Komponenten notwendig sind und die Leuchte somit besonders kostengünstig ist. Zudem kann die Wärme vom Kühlkörper direkt in eine Umgebung der Leuchte abgegeben werden.
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Um die Platine unterzubringen, ist ein Gehäuse vorgesehen, welches eine Aufnahme für eine Optik aufweist. Die Optik kann somit nah an dem mindestens einen Leuchtmittel platziert werden. Die Aufnahme ist beispielsweise durch eine Aussparung gebildet, in der die Optik formschlüssig eingesetzt sein kann.
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Das Gehäuse kann aus Aluminium gefertigt sein. Somit kann die von dem Leuchtmittel erzeugte Wärme nicht nur über den Kühlkörper, sondern auch über das Gehäuse an die Umgebung abgegeben werden.
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Am Kühlkörper kann eine Nut vorgesehen sein, mittels der Temperatur an das Gehäuse abgeleitet werden kann. Auch ergibt sich über die Nut eine größere Oberfläche, was die Wärmeabstrahlung verbessert.
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Des Weiteren kann eine Aussparung, insbesondere eine Nut am Gehäuse vorgesehen sein, um das Gehäuse in einer Anlage fest zu positionieren.
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Die Optik kann eine Stablinse sein, beispielsweise eine vollzylindrische Stablinse, insbesondere aus Glas. Solche Optiken lassen sich sehr kostengünstig herstellen. Zudem kann mit einer solchen Optik eine besonders homogene Lichtverteilung erreicht werden.
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Vorzugsweise ist die Optik derart ausgebildet, dass im Betrieb der Leuchte Licht unter einem Winkel von 30° zur Haupterstreckungsebene austritt. Dadurch kann die Leuchte auf die Bestrahlung einer Klebstoffraupe, wie sie beispielsweise in Anlagen für Active Alignment Anwendungen gefordert ist, optimiert sein.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Leuchte,
- - 2 schematisch eine Seitenansicht der Leuchte aus 1,
- - 3 schematisch eine Platine und eine Optik für die Leuchte gemäß 1 in einer Seitenansicht,
- - 4 eine Platine für eine Leuchte gemäß 1 in einer isometrischen Ansicht,
- - 5 einen Kühlkörper für eine erfindungsgemäße Leuchte, und
- - 6 und 7 eine Abstrahlcharakteristik einer erfindungsgemäßen Leuchte.
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1 zeigt eine Leuchte 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Leuchte 10 eignet sich zum Einsatz in einer Fertigungsanlage und kann dabei zum Aushärten von härtbaren Massen wie Klebstoffen, insbesondere Klebstoffraupen dienen.
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Insofern kann die Leuchte 10 auch als Aushärtungsleuchte bezeichnet werden.
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Die Leuchte umfasst ein Gehäuse 12, in dem eine Platine 14 untergebracht ist, welche in Zusammenhang mit den 3 und 4 noch genauer beschrieben wird.
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Im Gehäuse 12 ist eine Optik 16 aufgenommen, die als Stablinse ausgebildet ist. Die Optik 16 wird durch ein Verschlusselement 20 zentriert im Gehäuse 12 gehalten.
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Zur elektrischen Kontaktierung der Leuchte 10 führt eine Flachbandleitung 18 in das Gehäuse 12.
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An dem Gehäuse 12 ist eine Aussparung 21, insbesondere eine Nut vorgesehen. Diese dient dazu, das Gehäuse 12 formschlüssig an einer Anlagenkomponente oder einem sonstigen Element zu positionieren bzw. hierüber zu halten.
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In 1 ist zur Veranschaulichung ein Lichtstrahl 22 eingezeichnet, um die grobe Abstrahlrichtung der Leuchte 10 zu veranschaulichen, insbesondere gegenüber der Ausrichtung der Leuchte 10.
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2 zeigt das Gehäuse 12 aus 1 in einer Seitenansicht. In 2 ist ein Lichtaustrittskegel eingezeichnet, der die Lichtverteilung der Leuchte 10 grob veranschaulicht.
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3 und 4 zeigen jeweils eine Platine 14 für eine erfindungsgemäße Leuchte 10.
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3 zeigt die Platine 14 mit einem darauf angeordneten Leuchtmittel 24 in einer Seitenansicht. Das Leuchtmittel 24 ist beispielsweise direkt mit der Platine 14 kontaktiert, insbesondere auf die Platine 14 aufgelötet. Zudem ist in 3 die Optik 16 veranschaulicht.
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Wie in 3 zu sehen ist, ist die Platine 14 in mehrere Abschnitte unterteilt, einen Hauptabschnitt 28, der sich in einer Haupterstreckungsebene erstreckt, und zwei relativ zum Hauptabschnitt 28 abgewinkelte Abschnitte 30, 32. Die beiden abgewinkelten Abschnitte 30, 32 sind insbesondere ausgehend vom Hauptabschnitt 28 zur selben Richtung geneigt. Der Hauptabschnitt 28 ist dabei zwischen den beiden abgewinkelten Abschnitten 30, 32 angeordnet.
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Auf dem ersten abgewinkelten Abschnitt 30 ist das mindestens eine Leuchtmittel 24 angeordnet. Dieser Abschnitt 30 ist beispielsweise unter einem Winkel von 10° bis 90°, im veranschaulichten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 60° zum Hauptabschnitt 28 geneigt. Dadurch wird das von dem Leuchtmittel 24 emittierte Licht unter einem bestimmten Winkel ausgestrahlt, wie es insbesondere in 2 gezeigt ist. Beispielsweise tritt das Licht unter einem Winkel von 30° zur Haupterstreckungsebene aus.
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Der erste Abschnitt 30 ist dabei deutlich kürzer als der Hauptabschnitt 28, insbesondere beträgt die Länge des ersten Abschnitts 30 entlang einer Längsrichtung der Leuchte 10 in etwa 1/5 der Länge des Hauptabschnitts 28.
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Der zweite Abschnitt 32 ist unter einem flacheren Winkel relativ zum Hauptabschnitt 28 geneigt als der erste Abschnitt, zum Beispiel unter einem Winkel von 20°.
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Beide Abschnitte 30, 32 sind somit in einem spitzen Winkel zum Hauptabschnitt 28 geneigt.
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Wie in 4 zu sehen ist, sind auf dem ersten abgewinkelten Abschnitt 30 vier Leuchtmittel 24, insbesondere LEDs, symmetrisch angeordnet, insbesondere in einer Reihe. Die LEDs sind in relativ geringem Abstand zueinander angeordnet, beispielsweise mit einem Abstand von weniger als 1 mm.
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Auf dem zweiten abgewinkelten Abschnitt 32 ist eine Anschlussplatine 34 angeordnet, die zur Stromversorgung der Platine 14 bzw. der Leuchtmittel 24 dient.
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Des Weiteren ist mindestens ein NTC-Widerstand 38 auf der Platine 14 angeordnet, der zur Temperaturkontrolle der Platine 14 dient.
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Bei der Darstellung in 4 sind, im Unterschied zu der Darstellung in 3, die Übergänge der einzelnen Abschnitte 28, 30, 32 zueinander abgerundet.
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Um die Platine 14 an weiteren Leuchtenkomponenten wie dem Gehäuse 12 und/oder einem Kühlkörper 40 (siehe 5) befestigen zu können, sind außerdem mehrere Schraublöcher 42 vorgesehen.
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5 zeigt einen Kühlkörper 40, mit dem Wärme von der Platine 14 abgeführt werden kann.
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Vergleicht man das Lochbild der Platine 14 mit dem Lochbild des Kühlkörpers 40, so ist ersichtlich, dass die Platine 14 auf dem Kühlkörper 40 mittels einer Schraubverbindung in einfacher Weise befestigt werden kann.
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Eine Oberseite 44 des Kühlkörpers 40 ist vorgesehen, um zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Platine 14 zu sein. Zu diesem Zweck ist die Oberfläche 44 größtenteils komplementär zu einer Unterseite der Platine 14 ausgebildet. Insbesondere hat die Oberseite 44 Anlageflächen 46, die mit der Platine 14 in direktem Kontakt sind. Zwischen den Anlageflächen 46 sind Vertiefungen 48 vorgesehen, welche die verstärkten Bereiche der Platine 14 aufnehmen. Somit kann der Kühlkörper 40 großflächig an der Platine 14 anliegen und Wärme kann von der Platine 14 besonders zuverlässig abgeführt werden.
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Auch kann hierdurch der Kühlkörper 40 mit der Platine 14 formschlüssig gekoppelt werden.
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Des Weiteren ist auf der Oberseite 44 des Kühlkörpers 40 eine Auflage 50 vorgesehen, die unterhalb der Anschlussplatine 34 liegt und mit der Platine 14 in direktem Kontakt ist, wenn die Platine 14 am Kühlkörper 40 befestigt ist.
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Eine Unterseite 52 des Kühlkörpers 40 hat, in einer Seitenansicht betrachtet, eine zum Gehäuse 12 komplementäre Kontur. Dadurch kann der Kühlkörper 40 als Gehäusedeckel dienen.
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Seitlich am Kühlkörper 40 ist ein weiteres Schraubloch 54 vorgesehen, über welches der Kühlkörper 40 im Gehäuse 12 fixiert werden kann, indem eine Schraube 56 (siehe 1) durch eine entsprechende Aussparung im Gehäuse 12 hindurch mit dem Kühlkörper 40 verschraubt wird.
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6 und 7 zeigen eine normierte Darstellung einer Abstrahlcharakteristik der Leuchte 10 aus 1. 6 zeigt die Abstrahlcharakteristik entlang einer Längsachse, wohingegen 7 die Abstrahlcharakteristik entlang einer Querachse zeigt.
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Die Abstrahlcharakteristik zeigt eine hohe Intensität bei hoher Homogenität. Bei 15 mm Arbeitsabstand wird beispielsweise eine 3 mm × 8 mm große Fläche ausgeleuchtet.
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Ein optimaler Arbeitsabstand der Leuchte 10 liegt beispielsweise zwischen 12 mm und 20 mm.
