EP2459926A1 - Leuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen einer leuchtvorrichtung - Google Patents

Leuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen einer leuchtvorrichtung

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Publication number
EP2459926A1
EP2459926A1 EP10732943A EP10732943A EP2459926A1 EP 2459926 A1 EP2459926 A1 EP 2459926A1 EP 10732943 A EP10732943 A EP 10732943A EP 10732943 A EP10732943 A EP 10732943A EP 2459926 A1 EP2459926 A1 EP 2459926A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lighting device
carrier
pressing
light source
support surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10732943A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Sachsenweger
Guenter Hoetzl
Thomas Preuschl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2459926A1 publication Critical patent/EP2459926A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/001—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electrical wires or cables
    • F21V23/002—Arrangements of cables or conductors inside a lighting device, e.g. means for guiding along parts of the housing or in a pivoting arm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/90—Methods of manufacture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0055—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by screwing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining

Definitions

  • the invention relates to a lighting device, in particular an LED retrofit lamp or an LED module for a retrofit lamp.
  • the invention further relates to methods for producing a lighting device.
  • the LED retrofit lamp has a driver for operating the LED (s), which comprises a voltage regulator for converting a mains voltage, for example 230 V, to a voltage of approximately 10 V to 25 V, typically a transformer.
  • the efficiency of a SELV driver is typically between 70% and 80%.
  • insulation distances between a primary side and a secondary side with respect to the voltage regulator of at least 5 mm must be maintained in order to avoid electric shock caused by leakage currents.
  • LED retrofit lamps can be designed so that the LED (s) are mounted on a carrier, which on
  • Heatsink is bolted and electrically isolated from it.
  • a necessary length of the creepage distance or insulation between see potential-carrying or electrically conductive surface areas (contact fields, conduction traces, etc., eg on copper and / or conductive paste with, for example, silver) and the heat sink is achieved in that first, the potential-carrying surface areas a distance of at least 5 mm to an edge of the carrier and secondly an electrically insulating area of at least 5 mm is maintained around the screw joints.
  • the potential-carrying surface areas a distance of at least 5 mm to an edge of the carrier and secondly an electrically insulating area of at least 5 mm is maintained around the screw joints.
  • such a design has a large space requirement.
  • This object is achieved by means of a lighting device and a method according to the respective independent claim. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.
  • the object is achieved by means of a lighting device, wherein the lighting device has at least one body with a bearing surface and further a light source carrier, wherein the light source carrier is pressed by means of at least one pressing element on the support surface, wherein the pressing element by means of at least one rotational movement on the lighting device can be fastened (' rotary pressure element ').
  • the lighting device has the advantage that the light source carrier can be fixed by a simple rotational movement. Furthermore, this attachment can be carried out quickly and does not have to cure, for example, in contrast to an adhesive bond. Also, the pressure element can be easily fed linearly. Furthermore, a supply of the pressing element and the rotation process can be automated. It is a further advantage that it allows the rotary joint to precisely set a contact pressure on the degree of rotation, eg the rotation angle. This may damage or invalidate tion of the light source carrier and other pressed parts are avoided and at the same time the contact pressure for a good heat transfer to the body be sufficiently high. The adjustment of the contact pressure also allows a tolerance compensation with respect to a mounting height of the carrier.
  • the body may in particular be a heat sink.
  • the heat sink can advantageously consist of a highly thermally conductive material with ⁇ > 10 W / (mK), particularly preferably ⁇ > 100 W / (mK), in particular of a metal such as aluminum, copper or an alloy thereof.
  • the heat sink may also consist completely or partially of a plastic; Particularly advantageous for the electrical insulation and extension of the creepage distances is a good heat-conducting and electrically insulating plastic, but it is also the use of a highly thermally conductive and electrically conductive plastic possible.
  • the heat sink may be formed substantially symmetrical, in particular substantially rotationally symmetric, z. B. about a longitudinal axis.
  • the heat sink may have furnishedableitmaschine, z. B. cooling fins or cooling pins.
  • the light source carrier may have one or more light sources.
  • the type of light sources is initially not limited. However, for operation with a low power dissipation and a particularly compact design, it is preferred if the light source is a semiconductor light source, e.g. a laser diode or a light emitting diode (LED).
  • a semiconductor light source e.g. a laser diode or a light emitting diode (LED).
  • the semiconductor light source may include one or more emitters.
  • the semiconductor emitter or semiconductors may be applied to the carrier, on which also further electronic
  • Blocks such as resistors, capacitors, logic devices, etc. may be mounted.
  • the semiconductor emitters can For example, be applied by means of conventional soldering on the support. However, the semiconductor emitters may also be connected to a substrate by chip-level connection types, such as bonding (wire bonding, flip-chip bonding), etc. ("submount"), e.g. B. by equipping a substrate made of AlN with LED chips. Also, one or more submounts may be mounted on a circuit board. In the presence of multiple semiconductor emitter they can radiate in the same color, z. For example, you know what enables easy scalability of brightness. However, the semiconductor emitters can at least partially also have a different jet color, z. B.
  • This may possibly be a beam color of the light source to be tuned, and it can any color point can be adjusted.
  • semiconductor emitters of different jet color can produce a white mixed light.
  • z. B. based on InGaN or AlInGaP organic LEDs (OLEDs) are generally used.
  • the carrier may be embodied as a printed circuit board or other substrate, for. B. as a compact ceramic body.
  • the carrier may have one or more wiring layers.
  • the carrier is arranged circumferentially and concentrically or coaxially to an upstanding cable channel. Also, a small lateral extent of the carrier is achieved relative to a longitudinal axis of the heat sink. It may be advantageous to comply with predetermined insulation distances, if the light sources are arranged substantially uniformly in the circumferential direction.
  • the carrier may be secured to the heat sink by means of an electrically insulating transition layer. The electrically insulating transition layer can advantageously be adhesive on both sides for a reliable connection between the carrier and the heat sink.
  • the transition layer can be eg a thermal interface material (TIM, "Thermal Interface Material”) such as a thermal grease (eg silicone oil with additions of aluminum oxide, zinc oxide, boron nitride or silver powder), a film or a plastic or a mat.
  • a thermal interface material eg a thermal grease (eg silicone oil with additions of aluminum oxide, zinc oxide, boron nitride or silver powder), a film or a plastic or a mat.
  • a silicone layer or the like can be used.
  • the transitional layer may also have the advantages of high dielectric strength and elongation of the creepage path.
  • the carrier can generally have at least one electrically insulating insulating layer.
  • an insulating layer may consist of a material or composite material which is thermally well and electrically poorly conductive, at least in the thickness direction.
  • an insulating layer of ceramic such. B. with Al2O3, AlN, BN or SiC.
  • the insulating layer may be configured as a multilayer ceramic carrier, z. In LTCC technology.
  • layers can be used with different materials, eg. B. with different ceramics. For example, these can be designed to be of high dielectric and low dielectric alternation.
  • the at least one insulating layer may consist of a typical circuit board base material, such as FR4, which is less thermally advantageous but very inexpensive.
  • the carrier may advantageously have a dielectric strength of at least 4 KV so that overvoltage pulses of at least this magnitude do not strike the carrier.
  • a thickness of the support can be achieved. gers advantageously in the range between 0.16 mm and 1 mm.
  • the rotational movement can be carried out by means of the pressure element itself or by means of an element rotatably mounted on the pressure element ('pressure counter element'), e.g. analogous to a pair of screw and nut.
  • the pressure element can consist of a non-conductive material, in particular a plastic material, or comprise such a material as a base material.
  • the pressure element has at least one screw thread for attachment to the body ('screw-pressure element').
  • the rotational movement is then a screwing movement.
  • the screw thread can be an internal screw thread and / or an external screw thread.
  • the pressure element can therefore be fastened or fixed to the body by means of a screw connection.
  • the screw is particularly simple and versatile implementable, detachable and retightenable, and also the contact pressure is continuously and very precisely adjustable over the rotation angle.
  • the pressing element and / or the pressing counter-rotatably connected Andrückurgielement can be rotated.
  • the support surface is surrounded by an at least partially encircling edge and the pressure element is screwed to the edge.
  • the light source carrier can be pressed by the pressing element on an outer lateral edge region, so that upward bending of the light source carrier is avoided.
  • the pressing element preferably has one
  • Screw thread on its lateral outer side It is a special embodiment that the pressing element is formed substantially annular. Thus, a particularly narrow pressure element is obtained, which consumes little space.
  • the pressing element preferably has a screw thread on its outer lateral surface (the lateral outer side).
  • the pressing element can have a downwardly directed annular screw projection, which can be screwed into a suitably annular groove provided in or next to the bearing surface.
  • the body has a recess and a passage opening from the recess to the support surface. So electrical connections, etc. can be performed directly from the recess to the circuit board.
  • a cable feed element e.g. a cable duct
  • the cable feed element may protrude from the support surface and be screwed there with the pressure element. Consequently, the cable feed element has a screw thread at least on its outer side projecting beyond the support surface.
  • the cable feeding member may correspond to a threaded pin while the pressing member acts like a nut.
  • the recess may in particular be designed and / or provided as a driver cavity for receiving a driver for the light sources.
  • the recess has advantageously example, an insertion opening for insertion of the driver, for. B. a driver board on.
  • the insertion opening of the recess may advantageously be located on a rear side of the heat sink.
  • the insertion opening and the Lucaszu errorsele- ment are advantageously located on opposite sides of the recess.
  • the recess may for example be designed cylindrical.
  • the recess may advantageously be electrically insulated from the heat sink to avoid direct creepage distances, z. B.
  • an electrically insulating lining also housing the driver cavity, GTK, called
  • z. B. in the form of an inserted through the insertion opening into the recess plastic pipe.
  • the liner may include one or more fasteners for attachment of the driver.
  • the cable feed element serves to supply or carry out at least one electrical line between the driver located in the recess and the at least one semiconductor light source or the carrier equipped therewith.
  • the cable feed element and the liner may be integrally formed as a single element. With the insertion of the lining into the recess, the cable feed element is then simultaneously pushed through a passage opening of the heat sink.
  • the at least one electrical lead which may be configured, for example, as a wire, cable or connector of any type, may be contacted by any suitable method, e.g. By soldering, resistance welding, laser welding, etc.
  • the driver may be a general drive circuit for driving the at least one semiconductor light source.
  • the driver is designed as a non-SELV driver, in particular as a transformerless non-SELV driver.
  • a non-SELV driver has a higher efficiency of typically more than 90% compared to a SELV driver. and can also be built more cost-effectively.
  • a separation between the primary side and the secondary side rather takes place primarily between the carrier and the heat sink.
  • the transformer may advantageously be replaced by a coil or buck configuration / stepdown converter.
  • the pressing element can be present as a separately produced element that can be placed on the lighting device.
  • the pressing element corresponds to the carrier.
  • the pressing element is integrated in the carrier or the carrier has the function of the pressing element.
  • the carrier itself can thus be fastened to the body by means of the rotational movement and thereby presses itself against the support surface.
  • the light source carrier e.g. the circuit board, as such have a screw thread.
  • the light source carrier may have at least one screw thread on its outside surface (outer circumferential surface) and so e.g. be screwed directly into the edge of the support surface. As the angle of rotation increases, the light source carrier descends further and further onto the support surface and can be pressed on with a defined pressure. Separate screw elements can be omitted or additionally used for a more even or stronger contact pressure.
  • the light source carrier can have an inner, in particular central opening, which is equipped with a screw thread for screwing onto the cable feed element described above.
  • the light source carrier be turned on the cable feed.
  • the carrier is a metal core board. This provides the advantage that the metal core provides a material suitable for introducing a stable thread.
  • the carrier has a metallized screw thread.
  • the metallization may also be applied to a conventional circuit board material in which a screw thread is formed, e.g. a copper metallization on a FR4 base material.
  • the pressing element is screwed into the through-hole, directly with the through-hole, i.e. the body, screwed or with an insert located in the through-hole, e.g. a plastic ring or a plastic sleeve.
  • the passage opening can consequently be formed as a (possibly metallized) screw hole, and the pressure element can be helically formed with a laterally projecting screw head and optionally provided with a longitudinal bore.
  • the pressure element can be screwed from the outside into the passage opening and thereby press the carrier to the support surface by means of its screw head.
  • the cable channel designed as a longitudinal bore in the pressure element e.g. Cables, wires, etc. are guided out of the recess to the light source carrier.
  • the passage opening may be provided with an insert which has a screw hole for screwing in the pressure element.
  • the carrier has a substantially concentric to the passage opening arranged te carrier opening has.
  • the pressure element can be fastened to the body by means of a plug-in rotary movement, in particular by means of a bayonet connection.
  • a plug-in rotary connection has the advantage that it provides an anti-rotation protection.
  • the pressing element as a separate component or as a function of the printed circuit board, be equipped with button-like projections which can be inserted into corresponding receptacles or grooves of the body and twisted in the manner of a bayonet closure.
  • the grooves are preferably introduced in the edge of the support surface.
  • rotary pressing elements e.g. a central rotary pressing member and a laterally outward rotary pressing member.
  • the lighting device further comprises at least one latching pressing element for pressing the carrier onto the body, wherein the latching pressing element can be fastened to the body by means of a latching process.
  • a further pressing element of a different type can be used.
  • the tolerance compensation can be made by a rotary motion, which is e.g. avoids a bulge (banana effect).
  • the planar pressure force is distributed over two elements and thus to further distributed force application points or force introduction surfaces.
  • the latching pressure element is annular and surrounds the carrier at a laterally lateral or peripheral edge region and presses against the support surface. It is a further embodiment that the pressure element (latching or rotary pressure element) is a support for a, for example, translucent, cover.
  • the cover element has at least one recess for at least one light source or parts thereof.
  • the recess above a lens of the LED may be present in order not to influence a beam guidance of the LED.
  • it can also be the complete LED, e.g. including their housing, left out in supervision.
  • the cover element may be formed integrally with the pressure element, i. as an integral element.
  • the cover may have latching hooks at its edge.
  • the cover member may further comprise a downward directed towards the carrier, e.g. Wholly or partially circumferential, projection, which serves as a hold-down.
  • the cable feed element may also be arranged off-center, for. B. offset laterally from the longitudinal axis of the heat sink or the substrate.
  • the cable feed element can also be arranged outside a lateral extent of the carrier. Then, the at least one electrical line can be guided from the outside to the outside of the carrier.
  • a creepage path is at least 1 mm long, more preferably at least 6.5 mm.
  • the air gap is preferably at least 4 mm.
  • An at least local thermal conductivity or heat spread of the carrier may advantageously be between 20 (W / mK) and 400 (W / mK), e.g. For example, about 400 (W / mK) for a copper layer.
  • the semiconductor light source may advantageously be powered by means of a non-SELV voltage, but use with a safety extra-low voltage (SELV) is also possible.
  • the driver can be a transformerless non-SELV driver.
  • the lighting device can be particularly advantageously designed as a retro-fit lamp, in particular an LED retrofit lamp, or as a module for this purpose.
  • the object is also achieved by a method for producing a lighting device, wherein the lighting device has at least one body with a bearing surface for a light source carrier, wherein the light source carrier is pressed by turning a pressing element to the lighting device on the support surface.
  • the turning is performed up to a limit, e.g. up to a predetermined torque.
  • FIG. 1 shows a plan view of an LED retrofit lamp with a populated carrier according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a plan view of the carrier from FIG. 1 in a more detailed illustration
  • FIG. 3 shows the LED retrofit lamp according to the first embodiment as a sectional view along the
  • Section line AA from Fig.l in side view; 4 shows an oblique view of a more detailed section from the sectional view of the LED retrofit lamp according to the first embodiment;
  • FIG. 5 shows a representation analogous to FIG
  • FIG. 6 shows a representation analogous to FIG.
  • FIG. 7 shows a sectional side view of a lighting device according to a fourth embodiment
  • FIG. 8 is a sectional side view of a lighting device according to a fifth embodiment
  • FIG. 9 shows a frontal view of a detail of an edge of the lighting device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 shows a representation analogous to FIG.
  • FIG. 11 shows a representation analogous to FIG.
  • 12 shows a sectional view in an oblique view of an enlarged detail showing a section of lighting device according to the seventh embodiment in the region of a latching pressure element; 13 shows a sectional side view of an enlarged detail of the lighting device according to the seventh embodiment in the region of a
  • FIG. 14 shows a top view of a light-emitting diode of one of the LED retrofit lamps
  • Fig. 15 is a plan view showing a cover member for use with the lighting apparatus according to the seventh embodiment.
  • Fig. 16 shows in plan view another cover for
  • Fig.l shows a plan view of an LED retrofit lamp 1 according to a first embodiment.
  • the LED retrofit lamp 1 serves here to replace a conventional light bulb with Edison base and therefore has an outer contour, which roughly reproduces the contour of the conventional light bulb in its basic form (see also Figure 3).
  • the LED retrofit lamp 1 has an outer shell 2, into which an LED module 3 is inserted.
  • the LED module 3 has an aluminum heat sink 4, on the upper side or front surface 5 shown here, an Al 2 ⁇ 3 support 6 is fixed with an octagonal outer contour.
  • the carrier 6 is equipped with light sources in the form of LEDs 7.
  • the light-emitting diodes 7 shine in the upper half-space, ie in this illustration with a main beaming direction out of the image plane.
  • the carrier 6 has a central hole with which the carrier 6 can be inserted tightly over a cable feed element designed here as a cable channel 8.
  • the cable channel 8 serves as an element for the passage of electrical lines (o. Fig.) From a located in the heat sink 4 driver (o. Fig.) To the carrier 6.
  • the carrier 6 and the cable channel 8 are thus coaxial with respect to a perpendicular from the Image axis protruding Positioned longitudinal axis L of the lighting device 1, wherein the longitudinal axis L extends centrally through the cable channel 8.
  • FIG. 2 shows a top view of the carrier 6 from FIG. 1 in a more detailed illustration.
  • a front surface 6a of the carrier 6 is equipped with three white light-emitting diodes 7, which are arranged approximately angularly symmetrically about the longitudinal axis L, wherein the longitudinal axis L extends centrally through the hole 9 of the carrier 6.
  • the light-emitting diodes 7 are electrically contactable to the power supply by means of contact surfaces 10a with the carrier 6.
  • electrical lines (o. Fig.) From the driver through the cable channel to cable connection surfaces 10b out.
  • the electrical conductor tracks used for current conduction are formed by a correspondingly structured (in a greatly simplified manner) outside copper layer 11.
  • Both the contact surfaces 10a and the cable connection surfaces 10b and the copper layer 11 represent potential-carrying surface regions which are electrically insulated against the heat sink 4 over sufficiently long isolation distances, at least by means of the carrier 6.
  • the copper layer 11 is not executed completely circumferential, but is interrupted by the LED and has a radially with respect to the longitudinal axis L extending gap 12 in order to avoid a short circuit.
  • FIG. 3 shows the LED retrofit lamp 1 according to the first embodiment as a sectional view along the section line AA of Fig.l.
  • the LED retrofit lamp 1 does not protrude beyond the outer contour of a conventional incandescent lamp and can be used with its Edison sson 13 as a replacement for a corresponding incandescent lamp.
  • a cylindrical recess in the form of a driver cavity 14 is present, which is coated on its lateral lateral surface 15 and upper end surface 16 with an electrically insulating lining 17 (hereinafter also "housing the driver cavity", GTK, called) made of a plastic.
  • a lower insertion opening 18 is electrically insulated from the heat sink 4 19, which also includes the Edison base 13.
  • a driver board 20 is accommodated, which has all or at least some of the required for operating the light emitting diodes 7 elements.
  • the driver board 20 is to with the
  • the Edison socket 13 is electrically connected to the power supply and gives the required to operate the light emitting diodes 7 voltage and / or current via electrical cable 21 to the light emitting diodes 7 on.
  • the driver board 20 is connected via the electrical cables 21 with suitable cable connection surfaces 10b.
  • the driver implemented on the driver board 20 is here a transformerless non-SELV driver. A separation between the primary side and the secondary side takes place primarily between the carrier 6 and the heat sink 4.
  • the transformerless non-SELV driver may have a coil or buck configuration / step down converter for voltage conversion.
  • the upper end surface 16 For passing the cables 21 through the upper end surface 16, the upper end surface 16 has a passage opening 22.
  • the liner 17 is configured so that the cable channel 8 connecting the driver cavity 14 and the interior of the liner 17 to the front surface 5 of the heat sink 4 is integrally integrated with the liner 17.
  • the front surface 5 is covered with an opaque or light-scattering piston 27 for its protection and for the homogenization of the light emitted by the lighting device 1.
  • the piston 27 can be clamped to the heat sink 4.
  • FIG. 4 shows in an oblique view a more detailed section of the sectional view of the LED retrofit lamp 1.
  • the cable channel 8 is on the outside with a screwed screw 43, which has on its inner side or inner circumferential surface 44 to the screw 42 matching thread 45.
  • the pressing element 43 leaves the cable channel 8 open.
  • the lining 17 is first inserted into the driver cavity 14 in such a way that the associated cable channel 8 is inserted through the passage opening 22 and thereby protrudes upwards or outwards from or over the support surface 24.
  • the transitional layer 28 which has a central hole, so placed on the support surface 24 that it is arranged with little clearance or distance to the cable channel 8.
  • the cable duct 8 thus serves as a centering aid for supporting the transitional layer 28.
  • the pressing element 43 is placed on the cable channel 8 and screwed by a corresponding rotational movement with the cable channel 8.
  • the pressing element 43 presses the carrier 6 with its inner edge 29 perpendicular to the transitional position and thus also to the support surface 24;
  • the edge 29 thus represents a force introduction area and has a low space consumption.
  • the twisting or screwing of the pressing member 43 is performed until a predetermined torque threshold is reached, which is a measure of the pressing force.
  • the procedure described can be carried out fully automatically or partially.
  • the present embodiment has the advantage that the area required for the pressing element 43 is low, and a compact design makes it possible for such a pre-treatment. direction can be assembled easily and quickly (possibly automated) and that in a simple way a tolerance compensation can be provided.
  • 5 shows a lighting device 50 according to a second
  • the pressing member 51 presses the carrier 6 at its outer edge 30 on the transition layer 28 and the support surface 24.
  • the pressure element 51 is annular in this case and has a screw thread 53 on its lateral edge or on its outer lateral surface 52.
  • pressing counter-element is an upstanding from the support surface 24, the support surface 24 circumferentially surrounding edge 54, which has on its inside 55 a matching thread 53 to the thread 56.
  • the pressure element 51 can be applied to the inside 55 of the edge 54 and screwed by a rotational movement with the rim 54.
  • a contact pressure can be defined defined, z. B. by a measurement or compliance with a torque.
  • the cable channel 8 is still beyond the support surface 24 and serves as a centering aid for the transitional layer 28 and the carrier 6, but has no thread above. It is also possible to combine the features of the first embodiment and of the second embodiment and thus obtains, for example, a lighting device which has both a pressure element 43 screwed to the cable channel 8 and a pressure element 51 screwed to the edge 54. Such a design has the advantage that a more evenly distributed over the carrier 6 contact pressure is applied. This may be useful in particular for thin carrier 6.
  • the carrier 61 also serves as a pressure element, ie, that the carrier 61 is a self-sustaining of the element.
  • the cable channel 8 on its outer side or outer surface 41 a screw thread 42 similar to the first embodiment.
  • the central hole 9 of the carrier 61 has a matching thread 62.
  • the carrier 61 is preferably designed as a metal core board, wherein the thread 62 is introduced into the metal core. Due to the typically only small height of the metal core, the thread 62 need only have a few features, possibly even only a thread or only a part of a thread.
  • the metal core board e.g. also a printed circuit board with a non-metallic base material, e.g. FR4, wherein the thread introduced therein may preferably be metallised for mechanical stabilization and increased abrasion resistance.
  • the screw connection can then be produced by twisting the cable channel 8 or the lining 17, ie, screwing the cable channel 8 screw-like into the carrier 61 serving as the nut.
  • 7 shows a sectional illustration in side view greatly enlarged a lighting device 70 according to a fourth embodiment, in which the carrier 71 is integrated with the Aufdrückelement, wherein the carrier 71 on its peripheral outer side 72 has a screw thread 73.
  • This screw thread 73 is intended to be screwed to a thread 74 of an inner side 75 of a peripheral edge 76 of the heat sink 4 arranged circumferentially around the bearing surface 24.
  • the carrier 71 is a metal core circuit board, since then the external thread 73 can be introduced comparatively easily into the metallic copper layer 77 of the carrier.
  • the carrier 71 has an upper dielectric layer 78 on its upper side and a lower dielectric layer 79 for insulation in relation to the heat sink. This embodiment has the advantage of being suitable for
  • FIG. 8 shows a lighting device 80 according to a fifth
  • the carrier 81 is designed for a fastening according to the bayonet principle, wherein the carrier 81 is in turn asstanrisedes element.
  • the carrier 81 is designed to provide a high stability as a metal core circuit board
  • the flat copper core 82 has at two opposite locations laterally protruding buttons 83.
  • the buttons 83 can be inserted into respective slots 84 which are inserted in the side edge 85 of the heat sink 4.
  • the side edge 85 surrounds the support surface 24 for the carrier 81 at least partially circumferentially.
  • FIG. 9 shows a section of the edge 85 in the region of the slot 84 for receiving the buttons 83 of the carrier 81.
  • this is first inserted or inserted with a respective button 83 in a longitudinal slot portion 84a from above and then rotated.
  • the knobs 83 move into a transverse slot section 84b of the respective slot 84.
  • the transverse slot section 84b is here drawn as a slot tapering from the longitudinal slot section 84a, so that with progressive rotational movement of the carrier 81 the associated button 83 in the transverse slot portion 84b will pinch and so assumes a tight fit.
  • Such a plug-in rotary movement has the advantage that the associated mechanical components (buttons 83 / slots 84, etc.) can be made relatively coarse, which simplifies manufacture and assembly even under harsh conditions. For example, the bayonet connection also requires no additional pressing parts.
  • FIG. 10 shows a lighting device 100 in a sixth embodiment, in which now the pressure element 101 is equipped as a screw-like element with a laterally extending screw head 102 and provided with an external thread 103 pin-shaped portion 104.
  • the pressing member 101 can be screwed through the hole 9 of the carrier 6 and a corresponding central hole in the transitional layer 28 in the through hole 22, more precisely in a inserted into the through hole 22 insert 105, similar to a screw.
  • the insert 105 is part of Lining 17, in which, for example, in contrast to the first embodiment, the upstanding part of the support surface 24 is missing.
  • the insert 105 is equipped with an internal thread 106 into which the pressure element 101 can be screwed with its thread. As points of attack for the rotation or screwing of the pressing element 101, this has on its upper side insertion holes 107.
  • the cable duct 8 is formed by means of a longitudinal hole 121 introduced longitudinally in the pressure element 101.
  • the lighting device 100 has a latching connection, which is realized by a pressure element resting on the outer edge 30 and connected to the edge in the form of a snap ring 108.
  • the snap ring 108 is snapped with a plurality of latching hooks 109 in an inserted into the inside of the peripheral edge 120 of the heat sink 4 circumferential groove 110. By doing so presses the snap ring 108 the carrier 6 at its outer edge 30 as a force introduction surface on the support surface 24.
  • Such a combination of screw and snap connection has the advantage that PHg by the directionalverbin- a defined contact pressure can be applied, while the snap connection a special inexpensive and low-weight force on the support 6 is provided, resulting in a total of a relatively uniform contact pressure.
  • FIG. 11 shows an oblique view of a lighting apparatus 100b according to a seventh embodiment, similar to the sixth embodiment.
  • 13 shows the lighting device 100b as a sectional side view in the region of the pressing element 101.
  • the lighting device 100b is now compared to the lighting device 100 of the sixth embodiment of the edge-side annular snap ring 108 on the upper side with snap hook 111 for mounting a translucent (opaque or transparent) cover 112 equipped.
  • the cover plate 112 extends just above the light emitting diode 7.
  • the cover 112 is shown here as a simple translucent plate, but may also be designed differently, for example, with a different basic shape or with an optical function.
  • the cover plate 112 may also be provided with recesses for the light-emitting diode 7 and be arranged deeper than shown in FIGS. 11 to 13 so that the light-emitting diodes 7 protrude through the cover plate 112.
  • FIG. 14 shows a plan view of the light-emitting diode 7 of one of the LED retrofit lamps.
  • the light-emitting diode has a housing 140, on the upper side 141 of which there is a light-emitting surface, which is used to direct the beam from a lens 142 and alternatively or additionally from another optical element. ment can be covered.
  • the LED 7 is powered by its supply terminals 143 with power.
  • Fig. 15 shows in plan view a cover member 150 for use e.g. with the lighting device 100b according to the seventh embodiment.
  • the cover member 150 is now integrally configured as a latching pressure member and, e.g. manufactured as an injection molded part.
  • the cover element 150 has three recesses 151, which are introduced into the cover element 150 above the lenses 142 of the light-emitting diodes.
  • the lenses 142 extend at least partially through the respective recess 151, so that the recess does not affect the beam guidance and the light output.
  • the cover member 150 has downwardly directed detent hooks 153, which e.g. can engage in the locking receptacle 110.
  • the cover element 150 For pressing on the carrier 6, the cover element 150 further has a circular projection 154 directed in the direction of the carrier, that is to say generally downward, which press-fitted on the carrier 6 and thus acts as a holding-down device.
  • the cover member 150 need not be translucent in this case, which provides the advantage of not being able to see underlying elements.
  • the cover member 150 is preferably designed as a plastic disk in a flammability class UL94-V1 or better.
  • Fig. 16 shows in plan another covering element 160 for use e.g. with the lighting device 100b according to the seventh embodiment.
  • the recesses 161 are now so large and shaped that the light-emitting diode 7 is essentially completely recessed.
  • the housing 140 can protrude through the recess 161.
  • Such a design may e.g. improve heat dissipation from the light emitting diode 7.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown. In general, it may also be preferred if the length of the creepage paths or creepage distances is at least 1 mm, particularly preferably at least 5 mm.
  • the material of the cooling body except pure aluminum and an aluminum alloy or another metal or its alloy or even have a good heat conducting plastic.
  • the cable channel can also be arranged eccentrically (laterally offset with respect to the longitudinal axis).
  • the cable feed element can generally be a separate component or integrated, for example, in the lining of the recess and / or in the heat sink, e.g.
  • the pressing element and the cable channel or the lining can advantageously be made of a polymer material.
  • Using electrically non-conductive materials for the fastener (s) will cause no reduction in creepage distances or creepage distances.
  • the transition layer may preferably be made of a heat transfer material (TIM) or of silicone, etc.
  • the support surface may advantageously have a diameter between 20 mm and 30 mm, the support preferably has a diameter between 15 mm and 25 mm.
  • a thickness of the carrier may e.g. between 0.16 mm and 1 mm, a thickness of the transition layer preferably between 0.15 mm and 0.3 mm.
  • the rotary joints can generally by a cohesive connection be secured against loosening, for example by using a threadlocking adhesive.
  • the rotary joints can be designed to be self-locking, for example by suitable surface structures or geometric structures.
  • the outer contour of the carrier is not limited and may e.g. be round or square.
  • the lighting device may generally have optical elements such as reflectors, lenses (made of glass or plastic), etc.
  • the thread geometry may be introduced by any suitable method, e.g. by casting, pressing, spraying,
  • the Verrastgeometrie can be secured with loosening and joining angles against loosening.
  • the lamp is not limited to a particular socket type.
  • an Edison socket eg E14, E27
  • other sockets such as GUlO or Japanese or American standard sockets can be used.

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Abstract

Die Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens einen Körper (4), insbesondere Kühlkörper, mit einer äußeren Auflagefläche (24) sowie einen Lichtquellenträger (6), insbesondere LED-Träger, der mittels mindestens eines Andrückelements (43) auf die Auflagefläche (24) gedrückt wird, auf, wobei das Andrückelement (43) mittels mindestens einer Drehbewegung an der Leuchtvorrichtung (1) befestigbar ist. Das Verfahren dient zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung mindestens einen Körper mit einer Auflagefläche für einen Lichtquellenträger aufweist, wobei der Lichtquellenträger mittels Andrehens eines Andrückelements an die Leuchtvorrichtung auf die Auflagefläche gedrückt wird.

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, insbesondere eine LED-Retrofitlampe oder ein LED-Modul für eine Retrofit- lampe. Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung.
LED-Retrofitlampen bzw. deren Lichtquellen werden typischerweise mit einer Schutzkleinspannung ("Safety Extra Low Volta- ge"; SELV) betrieben. Dazu weist die LED-Retrofitlampe einen Treiber zum Betrieb der LED(s) auf, welcher einen Spannungs- regulator zur Umwandlung einer Netzspannung, beispielsweise von 230 V, auf eine Spannung von etwa 10 V bis 25 V umfasst, typischerweise einen Transformator. Die Effizienz eines SELV- Treibers liegt typischerweise zwischen 70% und 80%. Bei SELV- Geräten müssen zum Schutz eines Verbrauchers Isolationsab- stände zwischen einer Primärseite und einer Sekundärseite bezüglich des Spannungsregulators von mindestens 5 mm eingehalten werden, um einen durch Kriechströme verursachten Stromschlag des Nutzers vermeiden zu können. Insbesondere sollten von einem Spannungsnetz stammende Überspannungsimpulse von bis zu 4 KV von der Sekundärseite ferngehalten werden, so dass auch dann keine Gefahr für den Nutzer besteht, falls er elektrisch leitende berührbare Teile wie z. B. den Kühlkörper während des Auftretens des Impulses berührt. Auch muss die LED-Lampe bestimmte Flammschutzklassen einhalten, was bisher nur durch Materialien mit einer hohen Flammschutzklasse oder eine Verwendung metallischer Verbindungselemente gelöst worden ist.
LED-Retrofitlampen können beispielsweise so aufgebaut sein, dass die LED(s) auf einem Träger montiert sind, welcher am
Kühlkörper verschraubt ist und elektrisch davon isoliert ist. Eine notwendige Länge der Kriechstrecke bzw. Isolierung zwi- sehen potenzialführenden oder elektrisch leitenden Oberflächenbereichen (Kontaktfelder, Leitungsspuren usw., z. B. auf Kupfer und / oder Leitpaste mit z. B. Silber) und dem Kühlkörper wird dadurch erreicht, dass erstens die potenzialfüh- renden Oberflächenbereiche einen Abstand von mindestens 5 mm zu einem Rand des Trägers einhalten und zweitens ein elektrisch isolierender Bereich von mindestens 5 mm um die Ver- schraubungsstellen eingehalten wird. Jedoch besitzt eine solche Ausgestaltung einen großen Flächenbedarf.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine besonders einfach und präzise montierbare sowie kostengünstige Leuchtvorrichtung, insbesondere LED-Retrofitlampe, bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mittels einer Leuchtvorrichtung und eines Verfahrens nach dem jeweiligen unabhängigen Anspruch gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst mittels einer Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung mindestens einen Körper mit einer Auflagefläche und ferner einen Lichtquellenträger aufweist, wobei der Lichtquellenträger mittels mindestens eines Andrückelements auf die Auflagefläche gedrückt wird, wobei das Andrückelement mittels mindestens einer Drehbewegung an der Leuchtvorrichtung befestigbar ist ('Dreh-Andrückelement').
Die Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass der Lichtquellenträger durch eine einfache Drehbewegung befestigt wer- den kann. Ferner kann diese Befestigung schnell durchgeführt werden und muss z.B. im Gegensatz zu einer Klebeverbindung nicht aushärten. Auch kann das Andrückelement einfach linear zugeführt werden. Ferner können eine Zuführung des Andrückelements und der Drehvorgang automatisiert werden. Es ist ein weiterer Vorteil, dass es die Drehverbindung erlaubt, einen Anpressdruck über den Grad der Drehung, z.B. den Drehwinkel, präzise einzustellen. So kann eine Beschädigung oder Verbie- gung des Lichtquellenträgers und weiterer gepresster Teile vermieden werden und gleichzeitig der Anpressdruck für eine gute Wärmeübertragung auf den Körper ausreichend hoch sein. Die Einstellung des Anpressdrucks erlaubt auch einen ToIe- ranzausgleich bezüglich einer Einbauhöhe des Trägers. Ferner können die Flammschutzklassen auch ohne eine Verwendung metallischer Verbindungsmaterialien oder teuerer Materialien mit einer hohen Flammschutzklasse eingehalten werden. Der Körper kann insbesondere ein Kühlkörper sein. Der Kühlkörper kann vorteilhafterweise aus einem gut wärmeleitenden Material mit λ > 10 W/(m-K), besonders bevorzugt λ > 100 W/(m-K), bestehen, insbesondere aus einem Metall wie Aluminium, Kupfer oder einer Legierung davon. Der Kühlkörper kann aber auch vollständig oder teilweise aus einem Kunststoff bestehen; besonders vorteilhaft zur elektrischen Isolierung und Verlängerung der Kriechstrecken ist ein gut wärmeleitender und elektrisch isolierender Kunststoff, es ist aber auch die Verwendung eines gut wärmeleitenden und elektrisch leitenden Kunststoffs möglich. Der Kühlkörper kann im Wesentlichen symmetrisch ausgeformt sein, insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch, z. B. um eine Längsachse. Der Kühlkörper kann Wärmeableitelemente aufweisen, z. B. Kühlrippen oder Kühlstifte.
Der Lichtquellenträger kann ein oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Dabei ist die Art der Lichtquellen zunächst nicht beschränkt. Jedoch wird es für einen Betrieb mit einer geringen Verlustleistung und besonders kompakten Bauweise bevor- zugt, wenn die Lichtquelle eine Halbleiterlichtquelle ist, z.B. eine Laserdiode oder eine Leuchtdiode (LED).
Die Halbleiter-Lichtquelle kann einen oder mehrere Emitter aufweisen. Der oder die Halbleiter-Emitter können auf dem Träger aufgebracht sein, auf dem auch weitere elektronische
Bausteine wie Widerstände, Kondensatoren, Logikbausteine usw. montiert sein können. Die Halbleiter-Emitter können bei- spielsweise mittels herkömmlicher Lötverfahren auf dem Träger aufgebracht sein. Die Halbleiter-Emitter können aber auch durch Chip-Level-Verbindungsarten, wie Bonden (Drahtbonden, Flip-Chip-Bonden) usw. mit einem Substrat verbunden sein ( "Submount") , z. B. durch Bestückung eines Substrats aus AlN mit LED-Chips. Auch können ein oder mehrere Submounts auf einer Leiterplatte montiert sein. Bei Vorliegen mehrerer Halbleiter-Emitter können diese in der gleichen Farbe strahlen, z. B. weiß, was eine einfache Skalierbarkeit der Helligkeit ermöglicht. Die Halbleiter-Emitter können aber zumindest teilweise auch eine unterschiedliche Strahlfarbe aufweisen, z. B. rot (R), grün (G), blau (B) , bernstein (A), mint (M) und / oder weiß (W) usw. Dadurch kann ggf. eine Strahlfarbe der Lichtquelle durchgestimmt werden, und es kann ein beliebiger Farbpunkt eingestellt werden. Insbesondere kann es bevorzugt sein, wenn Halbleiter-Emitter unterschiedlicher Strahlfarbe ein weißes Mischlicht erzeugen können. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar.
Der Träger kann als eine Leiterplatte bzw. Platine oder ein anderes Substrat ausgeführt sein, z. B. als ein kompakter Keramikkörper. Der Träger kann eine oder mehrere Verdrahtungs- lagen aufweisen.
Zur gleichmäßigen Verteilung mehrerer Lichtquellen, insbesondere LEDs, bei gleichzeitig einfacher Auslegung der Kriechstrecken unter Einhaltung vorgegebener Isolationsstrecken kann es vorteilhaft sein, wenn der Träger umlaufend und konzentrisch oder koaxial zu einem hochstehenden Kabelkanal angeordnet ist. Auch wird so eine geringe seitliche Ausdehnung des Trägers relativ zu einer Längsachse des Kühlkörpers erreicht. Es kann zur Einhaltung vorgegebener Isolationsstre- cken vorteilhaft sein, wenn die Lichtquellen in Umfangsrich- tung im Wesentlichen gleichmäßig angeordnet sind. Vorteilhafterweise kann der Träger mittels einer elektrisch isolierenden Übergangslage an dem Kühlkörper befestigt sein. Die elektrisch isolierende Übergangslage kann zur zuverlässigen Verbindung zwischen Träger und Kühlkörper vorteilhafter- weise beidseitig haftfähig sein. Die Übergangslage kann z.B. ein thermisches Übergangsmaterial (TIM, "Thermal Interface Material") wie eine Wärmeleitpaste (z. B. Silikonöl mit Zusätzen von Aluminiumoxid, Zinkoxid, Bornitrid oder Silberpulver) , eine Folie oder ein Päd oder eine Matte sein. Alterna- tiv ist z.B. eine Silikonlage o.a. verwendbar. Die Übergangslage kann ferner die Vorteile einer hohen Durchschlagsfestigkeit und einer Verlängerung des Kriechpfades aufweisen.
Der Träger kann allgemein mindestens eine elektrisch isolie- rende Isolationslage aufweisen. Besonders vorteilhaft kann eine Isolationslage aus einem zumindest in Dickenrichtung thermisch gut und elektrisch schlecht leitenden Material oder Materialverbund bestehen. Besonders vorteilhaft ist eine Isolationslage aus Keramik, wie z. B. mit AI2O3, AlN, BN oder SiC. Die Isolierlage kann als Mehrlagenkeramikträger ausgestaltet sein, z. B. in LTCC-Technik. Dabei können beispielsweise auch Lagen mit unterschiedlichen Materialien verwendet werden, z. B. mit unterschiedlichen Keramiken. Diese können beispielsweise abwechselnd hochgradig dielektrisch und nied- rig dielektrisch ausgestaltet sein. Auch kann die mindestens eine Isolationslage aus einem typischen Leiterplatten-Basismaterial bestehen, wie FR4, was thermisch weniger vorteilhaft aber sehr kostengünstig ist. Der Träger kann vorteilhafterweise eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 4 KV aufwei- sen, damit Überspannungspulse mindestens dieser Größenordnung nicht durch den Träger schlagen.
Zur Erreichung eines besonders vorteilhaften Kompromisses zwischen einerseits einer Maximierung der Isolationsstrecke und andererseits einer Minimierung des thermischen Pfads zwischen Lichtquelle (n) und Kühlkörper kann eine Dicke des Trä- gers vorteilhafterweise im Bereich zwischen 0,16 mm und 1 mm liegen .
Die Drehbewegung kann mittels des Andrückelements selbst aus- geführt werden oder mittels eines an dem Andrückelement drehbar angebrachten Elements ('Andrückgegenelement'), z.B. analog eines Paars aus Schraube und Mutter.
Das Andrückelement kann zum Vermeidung einer Verkürzung von Kriechstrecken aus einem nichtleitenden Material, insbesondere einem Kunststoffmaterial, bestehen oder ein solches Material als ein Grundmaterial aufweisen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Andrückelement mindestens ein Schraubgewinde zur Befestigung an dem Körper ( ' Schraub- Andrückelement ' ) aufweist. Die Drehbewegung ist dann eine Schraubbewegung. Das Schraubgewinde kann ein innenliegendes Schraubgewinde und/oder ein außenliegendes Schraubgewinde sein. Das Andrückelement ist also mittels einer Schraubver- bindung an dem Körper befestigbar bzw. fixierbar.
Die Schraubverbindung ist besonders einfach und vielseitig implementierbar, lösbar und wieder festziehbar, und ferner ist der Anpressdruck kontinuierlich und sehr präzise über den Drehwinkel einstellbar.
Zum Einstellen der Schraubverbindung können das Andrückelement und/oder das mit dem Andrückelement drehbar verbundene Andrückgegenelement verdreht werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Auflagefläche von einem zumindest teilweise umlaufenden Rand umgeben ist und das Andrückelement mit dem Rand verschraubt ist. Dadurch kann der Lichtquellenträger durch das Andrückelement an einem äu- ßeren lateralen Randbereich angepresst werden, so dass ein Hochbiegen des Lichtquellenträgers vermieden wird. Ferner verbleibt ein großer innerer Bereich zur Positionierung und Gestaltung des Lichtquellenträgers und der auf ihm angeordneten Elemente. Das Andrückelement weist vorzugsweise ein
Schraubgewinde an seiner lateralen Außenseite auf. Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das Andrückelement im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. So wird ein besonders schmales Andrückelement erlangt, welches wenig Bauraum verbraucht. Das Andrückelement weist vorzugsweise ein Schraubgewinde an seiner äußeren Mantelfläche (der lateralen Außenseite) auf.
Alternativ kann das Andrückelement einen nach unten gerichteten ringförmigen Schraubvorsprung aufweisen, welcher in eine in oder neben der Auflagefläche vorhandene, passend ringför- mige Nut einschraubbar ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Körper eine Aussparung sowie eine Durchgangsöffnung von der Aussparung zu der Auflagefläche aufweist. So können elektrischen Verbindungen usw. direkt von der Aussparung zu der Leiterplatte geführt werden. In die Durchgangsöffnung kann ein Kabelzuführungselement, z.B. ein Kabelkanal, eingesetzt sein. Das Kabelzuführungselement kann aus der Auflagefläche hervorragen und dort mit dem Andrückelement verschraubt sein. Das Kabelzuführungs- element weist folglich zumindest an seiner über die Auflagefläche hervorragenden Außenseite ein Schraubgewinde auf. Das Kabelzuführungselement kann einem mit einem Gewinde versehenen Stift entsprechen, während das Andrückelement wie eine Mutter wirkt.
Durch die Verwendung des Kabelzuführungselements kann ein besonders einfaches Andrückgegenelement eingesetzt werden ohne den Körper selbst bearbeiten zu müssen. Die Aussparung kann insbesondere als eine Treiberkavität zur Aufnahme eines Treibers für die Lichtquellen ausgestaltet und/oder vorgesehen sein. Die Aussparung weist vorteilhafter- weise eine Einführöffnung zum Einführen des Treibers, z. B. einer Treiberplatine, auf. Die Einführöffnung der Aussparung kann sich vorteilhafterweise an einer Rückseite des Kühlkörpers befinden. Die Einführöffnung und das Kabelzuführungsele- ment befinden sich vorteilhafterweise an gegenüberliegenden Seiten der Aussparung. Die Aussparung kann beispielsweise zylinderförmig ausgestaltet sein. Die Aussparung kann vorteilhafterweise gegenüber dem Kühlkörper elektrisch isoliert sein, um direkte Kriechstrecken zu vermeiden, z. B. mittels einer elektrisch isolierenden Auskleidung (auch Gehäuse der Treiberkavität, GTK, genannt), z. B. in Form eines durch die Einführöffnung in die Aussparung eingesteckten Kunststoffrohrs. Die Auskleidung kann ein oder mehrere Befestigungselemente zur Befestigung des Treibers aufweisen.
Das Kabelzuführungselement dient zur Zuführung bzw. Durchführung mindestens einer elektrischen Leitung zwischen dem in der Aussparung befindlichen Treiber und der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bzw. dem damit bestückten Träger. Das Kabelzuführungselement und die Auskleidung können einstückig als ein einziges Element ausgestaltet sein. Mit dem Einführen der Auskleidung in die Aussparung wird dann gleichzeitig auch das Kabelzuführungselement durch eine Durchgangsöffnung des Kühlkörpers geschoben.
Die mindestens eine elektrische Leitung, die beispielsweise als ein Draht, ein Kabel oder Verbinder jeglicher Art ausgestaltet sein kann, kann mittels jeglicher geeigneten Methode kontaktiert werden, z. B. mittels Lötens, Widerstandsschwei- ßens, Laserschweißens usw.
Der Treiber kann eine allgemeine Ansteuerschaltung zum Ansteuern der mindestens einen Halbleiterlichtquelle sein. Vorzugsweise ist der Treiber als ein Nicht-SELV-Treiber ausges- taltet, insbesondere als ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber. Ein Nicht-SELV-Treiber besitzt gegenüber einem SELV-Treiber einen höheren Wirkungsgrad von typischerweise mehr als 90% und kann zudem kostengünstiger aufgebaut werden. Es werden keine Sicherheitsabstände im Treiber von der Primärseite zur Sekundärseite benötigt, so wie es bei einem SELV-Treiber unter Verwendung eines Transformators vorgeschrieben ist. Eine Trennung zwischen Primärseite und Sekundärseite findet vielmehr vornehmlich zwischen Träger und Kühlkörper statt. Bei einem trafolosen Nicht-SELV-Treiber kann der Transformator vorteilhafterweise durch eine Spule oder eine Buck-Konfigura- tion / einen Stepdown-Konverter ersetzt werden.
Das Andrückelement kann als ein separat hergestelltes und auf die Leuchtvorrichtung aufsetzbares Element vorliegen.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass das Andrückelement dem Träger entspricht. In anderen Worten ist das Andrückelement in den Träger integriert bzw. der Träger weist die Funktion des Andrückelements auf. Der Träger selbst ist somit mittels der Drehbewegung an dem Körper befestigbar und drückt sich dadurch selbst gegen die Auflage- fläche. Dazu kann der Lichtquellenträger, z.B. die Leiterplatte, als solches ein Schraubengewinde aufweisen. Ein solcher Lichtquellenträger ist auf die bereits oben beschriebenen Ausgestaltungen anwendbar. So kann der Lichtquellenträger an seiner außenseitigen Fläche (äußeren Mantelfläche) mindestens ein Schraubgewinde aufweisen und so z.B. direkt in den Rand der Auflagefläche eingeschraubt werden. Mit steigendem Drehwinkel senkt sich der Lichtquellenträger immer weiter auf die Auflagefläche ab und kann mit einem definierten Druck aufgepresst werden. Separate Schraubelemente können entfallen oder zusätzlich für einen gleichmäßigeren oder stärkeren Anpressdruck verwendet werden.
Alternativ kann der Lichtquellenträger eine innere, insbeson- dere zentrale Öffnung, aufweisen, welche mit einem Schraubgewinde zum Aufschrauben auf das oben beschriebene Kabelzuführelement ausgestattet ist. Dabei kann der Lichtquellenträger auf das Kabelzuführelement gedreht werden. Es ist jedoch zur fehlerfreien Positionierung und zur Einstellung eines präzisen Anpressdrucks vorteilhaft, wenn der Lichtquellenträger stationär bleibt und das Kabelzuführelement gedreht wird.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass der Träger eine Metallkernplatine ist. Dies ergibt den Vorteil, dass der Metallkern ein zur Einbringung eines stabilen Gewindes geeignetes Material bereitstellt.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass der Träger ein metallisiertes Schraubgewinde aufweist. Die Metallisierung kann auch auf ein herkömmliches Leiterplattenmaterial, in welchem ein Schraubgewinde ausgeformt ist, auf- gebracht werden, z.B. eine Kupfermetallisierung auf einem FR4-Basismaterial .
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Andrückelement in die Durchgangsöffnung eingeschraubt ist, und zwar direkt mit der Durchgangsöffnung, d.h., dem Körper, verschraubt oder mit einem in der Durchgangsöffnung befindlichen Einsatz, z.B. einem Kunststoffring oder einer Kunststoffhülse . Die Durchgangsöffnung kann folglich als ein (ggf. metallisiertes) Schraubloch ausgebildet sein, und das Andrückelement kann schraubenartig mit einem seitlich überstehenden Schraubenkopf geformt und ggf. mit einer Längsbohrung versehen sein. Das Andrückelement kann von außen in die Durchgangsöffnung eingeschraubt werden und dabei mittels seines Schraubenkopfs den Träger an die Auflagefläche drücken. Durch den als Längsboh- rung in dem Andrückelement ausgestalteten Kabelkanal können z.B. Kabel, Drähte usw. aus der Aussparung zu dem Lichtquellenträger geführt werden. Alternativ kann die Durchgangsöffnung mit einem Einsatz versehen sein, welcher ein Schraubloch zum Einschrauben des Andrückelements aufweist.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der Träger eine im Wesentlichen konzentrisch zu der Durchgangsöffnung angeordne- te Trägeröffnung aufweist. Dadurch kann das von der Durchgangsöffnung hervorragende Kabelzuführungselement bzw. das in die Durchgangsöffnung oder den Einsatz darin eingeschraubte Andrückelement als eine Zentrierhilfe verwendet werden.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Andrückelement mittels einer Steck-Dreh-Bewegung an dem Körper befestigbar ist, insbesondere mittels einer Bajonettverbindung. Eine Steck- Drehverbindung weist den Vorteil auf, dass sie einen Über- drehschutz bereitstellt. Beispielsweise kann das Andrückelement, und zwar als separates Bauteil oder als eine Funktion der Leiterplatte, mit knöpfähnlichen Vorsprüngen ausgerüstet sein, die sich in entsprechende Aufnahmen bzw. Nuten des Körpers einsetzen und nach Art eines Bajonettverschlusses ver- drehen lassen. Die Nuten sind vorzugsweise in dem Rand der Auflagefläche eingebracht.
Es ist grundsätzlich auch möglich, mehrere Dreh-Andrückelemente zu verwenden, z.B. ein zentrales Dreh-Andrückelement und ein lateral außenseitiges Dreh-Andrückelement.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung ferner mindestens ein Rast-Andrückelement zum Andrücken des Trägers auf den Körper aufweist, wobei das Rast-Andrück- element mittels eines Rastvorgangs an dem Körper befestigbar ist. Dadurch kann zusätzlich zu einem Dreh-Andrückelement ein weiteres Andrückelement einer unterschiedlichen Art eingesetzt werden. Auch hier kann der Toleranzausgleich durch eine Drehbewegung hergestellt werden, was z.B. eine Wölbung (Bana- neneffekt) vermeidet. Die planare Andruckkraft verteilt sich auf zwei Elemente und damit auf weiter verteilte Krafteinleitungspunkte bzw. Krafteinleitungsflächen.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das Rast-Andrück- element ringförmig ausgebildet ist und den Träger an einem lateral seitlichen bzw. peripheren Randbereich umgibt und gegen die Auflagefläche drückt. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Andrückelement (Rast- oder Dreh-Andrückelement) einen Träger für ein, z.B. lichtdurchlässiges, Abdeckelement darstellt.
Es ist eine spezielle Ausgestaltung, dass das Abdeckelement mindestens eine Aussparung für mindestens eine Lichtquelle oder Teile davon aufweist. So kann die Aussparung oberhalb einer Linse der LED vorhanden sein, um eine Strahlführung der LED nicht zu beeinflussen. Es kann aber auch die vollständige LED, z.B. einschließlich ihres Gehäuses, in Aufsicht ausgespart bleiben.
Das Abdeckelement kann einstückig mit dem Andrückelement aus- geführt sein, d.h. als ein integrales Element. So kann die Abdeckung an ihrem Rand Rasthaken aufweisen. Zum Andrücken des Trägers kann das Abdeckelement ferner einen nach unten auf den Träger gerichteten, z.B. ganz oder teilweise umlaufenden, Vorsprung aufweisen, der als ein Niederhalter dient.
Allgemein kann das Kabelzuführungselement auch außermittig angeordnet sein, z. B. lateral von der Längsachse des Kühlkörpers oder des Substrats versetzt. Dabei kann das Kabelzuführungselement auch außerhalb einer lateralen Ausdehnung des Trägers angeordnet sein. Dann kann die mindestens eine elektrische Leitung von seitlich Außen zum Träger geführt werden.
Allgemein kann es bevorzugt sein, wenn ein Kriechpfad mindestens 1 mm lang ist, besonders bevorzugt mindestens 6,5 mm. Die Luftstrecke beträgt vorzugsweise mindestens 4 mm.
Eine zumindest lokale Wärmeleitfähigkeit oder Wärmespreizung des Trägers kann vorteilhafterweise zwischen 20 (W/m-K) und 400 (W/m-K) liegen, z. B. ca. 400 (W/m-K) für eine Kupferla- ge . Die Halbleiterlichtquelle kann vorteilhafterweise mittels einer Nicht-SELV-Spannung gespeist werden, jedoch ist auch eine Verwendung mit einer Schutzkleinspannung (SELV) möglich. Der Treiber kann ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber sein.
Die Leuchtvorrichtung kann besonders vorteilhaft als Retro- fitlampe, insbesondere LED-Retrofitlampe, oder als ein Modul dafür ausgestaltet sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung mindestens einen Körper mit einer Auflagefläche für einen Lichtquellenträger aufweist, wobei der Lichtquellenträger mittels Andrehens eines Andrückelements an die Leuchtvorrichtung auf die Auflagefläche gedrückt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Andrehen bis zu einem Grenzwert durchgeführt wird, z.B. bis zu einem vorbestimmten Drehmoment.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur besseren Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwir- kende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt in Aufsicht eine LED-Retrofitlampe mit einem bestückten Träger gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig.2 zeigt in Aufsicht den Träger aus Fig.l in einer detaillierteren Darstellung;
Fig.3 zeigt die LED-Retrofitlampe gemäß der ersten Aus- führungsform als Schnittdarstellung entlang der
Schnittlinie A-A aus Fig.l in Seitenansicht; Fig.4 zeigt in Schrägansicht einen detaillierteren Ausschnitt aus der Schnittdarstellung der LED- Retrofitlampe gemäß der ersten Ausführungsform; Fig.5 zeigt in einer zu Fig.4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig.6 zeigt in einer zu Fig.4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig.7 skizziert als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer vierten Ausfüh- rungsform;
Fig.8 skizziert als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig.9 skizziert in Frontalansicht einen Ausschnitt aus einem Rand der Leuchtvorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform; Fig.10 zeigt in einer zu Fig.4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig.11 zeigt in einer zu Fig.4 analogen Darstellung einen
Ausschnitt einer LED-Retrofitlampe gemäß einer siebten Ausführungsform;
Fig.12 zeigt als Schnittdarstellung in Schrägansicht einen vergrößerten Ausschnitt der zeigt einen Ausschnitt Leuchtvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform im Bereich eines Rast-Andrückelements; Fig.13 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen vergrößerten Ausschnitt der Leuchtvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform im Bereich eines
Schraub-Andrückelements ;
Fig.14 zeigt in Aufsicht eine Leuchtdiode einer der LED- Retrofitlampen;
Fig.15 zeigt in Aufsicht ein Abdeckelement zur Verwendung mit der Leuchtvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform;
Fig.16 zeigt in Aufsicht ein weiteres Abdeckelement zur
Verwendung mit der Leuchtvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform.
Fig.l zeigt in Aufsicht eine LED-Retrofitlampe 1 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die LED-Retrofitlampe 1 dient hier zum Ersatz einer herkömmlichen Glühbirne mit Edisonsockel und weist daher eine äußere Kontur auf, welche die Kontur der herkömmlichen Glühbirne zumindest in ihrer Grundform grob wiedergibt (siehe auch Fig.3). Die LED-Retrofitlampe 1 weist eine äußere Hülle 2 auf, in die ein LED-Modul 3 eingesetzt ist. Das LED-Modul 3 weist einen Aluminium-Kühlkörper 4 auf, auf dessen hier gezeigter Oberseite bzw. Frontfläche 5 ein Al2θ3-Träger 6 mit einer achtkantigen Außenkontur befestigt ist. Der Träger 6 ist mit Lichtquellen in Form von Leuchtdioden 7 bestückt. Die Leuchtdioden 7 leuchten in den oberen Halbraum, d. h. in dieser Darstellung mit einer Hauptab- Strahlrichtung aus der Bildebene hinaus. Der Träger 6 weist ein mittiges Loch auf, mit dem der Träger 6 eng über ein hier als Kabelkanal 8 ausgebildetes Kabelzuführungselement gesteckt werden kann. Der Kabelkanal 8 dient als Element zur Durchführung von elektrischen Leitungen (o. Abb.) von einem in dem Kühlkörper 4 befindlichen Treiber (o. Abb.) zum Träger 6. Der Träger 6 und der Kabelkanal 8 sind somit koaxial bezüglich einer senkrecht aus der Bildachse herausstehenden Längsachse L der Leuchtvorrichtung 1 positioniert, wobei die Längsachse L mittig durch den Kabelkanal 8 verläuft.
Fig.2 zeigt in Aufsicht den Träger 6 aus Fig.l in einer de- taillierteren Darstellung. Eine Frontfläche 6a des Trägers 6 ist mit drei weißen Leuchtdioden 7 bestückt, welche in etwa winkelsymmetrisch um die Längsachse L angeordnet sind, wobei die Längsachse L mittig durch das Loch 9 des Trägers 6 verläuft. Die Leuchtdioden 7 sind zu ihrer Stromversorgung mit- tels Kontaktflächen 10a mit dem Träger 6 elektrisch kontak- tierbar. Zur Stromversorgung werden elektrische Leitungen (o. Abb.) von dem Treiber durch den Kabelkanal zu Kabelanschlussflächen 10b geführt. Die zur Stromführung verwendeten elektrischen Leiterbahnen werden durch eine entsprechend struktu- rierte (hier stark vereinfacht dargestellte) außenseitige Kupferlage 11 gebildet. Sowohl die Kontaktflächen 10a als auch die Kabelanschlussflächen 10b und die Kupferlage 11 stellen potenzialführende Oberflächenbereiche dar, welche gegen den Kühlkörper 4 über ausreichend lange Isolationsstre- cken zumindest mittels des Trägers 6 elektrisch isoliert sind. Die Kupferlage 11 ist nicht vollständig umlaufend ausgeführt, sondern ist unter den LED unterbrochen und weist einen sich radial bezüglich der Längsachse L erstreckenden Spalt 12 auf, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Fig.3 zeigt die LED-Retrofitlampe 1 gemäß der ersten Ausführungsform als Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie A-A aus Fig.l. Die LED-Retrofitlampe 1 überragt die Außenkontur einer herkömmlichen Glühlampe nicht und kann mit ihrem Edi- sonsockel 13 als Ersatz für eine entsprechende Glühlampe verwendet werden. Im Kühlkörper 4 ist eine zylinderförmige Aussparung in Form einer Treiberkavität 14 vorhanden, welche an ihrer seitlichen Mantelfläche 15 und oberen Endfläche 16 mit einer elektrisch isolierenden Auskleidung 17 (im Folgenden auch "Gehäuse der Treiberkavität", GTK, genannt) aus einem Kunststoff belegt ist. Eine untere Einführöffnung 18 ist elektrisch gegen den Kühlkörper 4 isolierend von einem Auf- satz 19 verschlossen, welcher auch den Edisonsockel 13 um- fasst. In der Treiberkavität 14 bzw. der Auskleidung 17 ist eine Treiberplatine 20 aufgenommen, welche alle oder zumindest einige der zum Betreiben der Leuchtdioden 7 benötigten Elemente aufweist. Die Treiberplatine 20 ist dazu mit dem
Edisonsockel 13 elektrisch zur Stromversorgung verbunden und gibt die zum Betreiben der Leuchtdioden 7 benötigte Spannung und / oder Strom über elektrische Kabel 21 an die Leuchtdioden 7 weiter. Dazu ist die Treiberplatine 20 über die elekt- rischen Kabel 21 mit geeigneten Kabelanschlussflächen 10b verbunden. Der auf der Treiberplatine 20 implementierte Treiber ist hier ein trafoloser Nicht-SELV-Treiber . Eine Trennung zwischen Primärseite und Sekundärseite findet vornehmlich zwischen dem Träger 6 und dem Kühlkörper 4 statt. Der trafo- lose Nicht-SELV-Treiber kann zur Spannungswandlung eine Spule oder eine Buck-Konfiguration / einen Stepdown-Konverter aufweisen .
Zur Durchführung der Kabel 21 durch die obere Endfläche 16 weist die obere Endfläche 16 eine Durchgangsöffnung 22 auf. Zur elektrischen Isolierung der Treiberplatine 20 gegenüber dem Kühlkörper 4 ist die Auskleidung 17 so ausgestaltet, dass der Kabelkanal 8, der die Treiberkavität 14 bzw. das Innere der Auskleidung 17 mit der Frontfläche 5 des Kühlkörpers 4 verbindet integral in die Auskleidung 17 integriert ist. Die Frontfläche 5 ist zu ihrem Schutz und zur Homogenisierung des von der Leuchtvorrichtung 1 ausgestrahlten Lichts mit einem opaken bzw. lichtstreuenden Kolben 27 überdeckt. Beispielsweise kann der Kolben 27 an den Kühlkörper 4 geklemmt werden.
Fig.4 zeigt in Schrägansicht einen detaillierteren Ausschnitt aus der Schnittdarstellung der LED-Retrofitlampe 1. Der über die Auflagefläche 24 nach oben hochstehende Kabelkanal 8, welcher einen Teil der Auskleidung 17 darstellt, ragt durch das zentrale Loch 9 des Trägers 6 und weist zumindest an einem Teil seiner hervorragenden Außenfläche 41 ein Schraubgewinde 42 auf. Der Kabelkanal 8 ist außenseitig mit einem An- drückelement 43 verschraubt, welches an seiner Innenseite bzw. inneren Mantelfläche 44 ein zu dem Schraubgewinde 42 passendes Gewinde 45 aufweist. Das Andrückelement 43 lässt den Kabelkanal 8 offen.
In einem beispielhaften Montageablauf wird zunächst die Auskleidung 17 in die Treiberkavität 14 so eingesetzt, dass der zugehörige Kabelkanal 8 durch die Durchgangsöffnung 22 hindurchgesteckt wird und dadurch aus der bzw. über die Auflage- fläche 24 nach oben bzw. nach außen hervorsteht. Als nächstes wird die Übergangslage 28, welche ein mittiges Loch aufweist, so auf die Auflagefläche 24 aufgelegt, dass sie mit nur geringem Spiel bzw. Abstand zum Kabelkanal 8 angeordnet ist. Der Kabelkanal 8 dient somit als eine Zentrierhilfe zur Auf- läge der Übergangslage 28. Als nächstes wird der Träger 6, welcher bereits mit elektrischen Leiterbahnen versehen und mit Leuchtdioden 7 bestückt ist, auf die Übergangslage 28 aufgelegt. Hierbei wird das Loch 9 des Trägers 6 auf den Kabelkanal 8 aufgesteckt, so dass der Kabelkanal 8 auch als ei- ne Zentrierhilfe für den Träger 6 dient.
Im Folgenden wird das Andrückelement 43 auf den Kabelkanal 8 aufgesetzt und durch eine entsprechende Drehbewegung mit dem Kabelkanal 8 verschraubt. Dadurch drückt das Andrückelement 43 den Träger 6 mit seinem inneren Rand 29 senkrecht auf die Übergangslage und damit auch auf die Auflagefläche 24; der Rand 29 stellt also einen Krafteinleitungsbereich dar und weist einen geringen Flächenverbrauch auf. Das Verdrehen bzw. Verschrauben des Andrückelements 43 wird durchgeführt, bis ein vorbestimmter Drehmomentschwellwert erreicht ist, welcher ein Maß für die Andrückkraft darstellt. Der beschriebene Ablauf kann teilweise oder vollständig vollautomatisch durchgeführt werden. Die vorliegende Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass der Flächenverbrauch für das Andrückelement 43 gering ist und eine kompakte Ausführung ermöglicht, dass eine solche Vor- richtung einfach und schnell (ggf. automatisiert) zusammenbaubar ist und dass so auf eine einfache Weise ein Toleranzausgleich bereitgestellt werden kann. Fig.5 zeigt eine Leuchtvorrichtung 50 gemäß einer zweiten
Ausführungsform, bei der nun das Andrückelement 51 den Träger 6 an seinem äußeren Rand 30 auf die Übergangslage 28 und die Auflagefläche 24 drückt. Dazu ist das Andrückelement 51 hier ringförmig ausgebildet und weist an seinem lateralen Rand bzw. an seiner äußeren Mantelfläche 52 ein Schraubgewinde 53 auf. Als Andrückgegenelement dient ein von der Auflagefläche 24 hochstehender, die Auflagefläche 24 umlaufend umgebender Rand 54, welcher an seiner Innenseite 55 ein zu dem Gewinde 53 passendes Gewinde 56 aufweist.
Zur Montage kann das Andrückelement 51 an die Innenseite 55 des Rands 54 angelegt und durch eine Drehbewegung mit dem Rand 54 verschraubt werden. Auch hier kann ein Anpressdruck definiert begrenzt werden, z. B. durch eine Messung bzw. Ein- haltung eines Drehmoments. Der Kabelkanal 8 steht weiterhin über die Auflagefläche 24 hinaus und dient als Zentrierhilfe für die Übergangslage 28 und den Träger 6, weist jedoch kein Gewinde o.a. auf. Es ist auch möglich, die Merkmale der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform zu kombinieren und erhält so beispielsweise eine Leuchtvorrichtung, welche sowohl durch ein mit dem Kabelkanal 8 verschraubtes Andrückelement 43 als auch ein mit dem Rand 54 verschraubtes Andrückelement 51 auf- weist. Eine solche Ausführung weist den Vorteil auf, dass eine über den Träger 6 gleichmäßiger verteilte Anpresskraft aufgebracht wird. Dies mag insbesondere für dünne Träger 6 sinnvoll sein. Fig.6 zeigt eine Leuchtvorrichtung 60 gemäß einer dritten Ausführungsform, bei der nun der Träger 61 auch als Andrückelement dient, d.h., dass der Träger 61 ein selbstandrücken- des Element ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist der Kabelkanal 8 an seiner Außenseite bzw. Außenfläche 41 ein Schraubgewinde 42 ähnlich zu der ersten Ausführungsform auf. Gleichzeitig weist das zentrale Loch 9 des Trägers 61 ein da- zu passendes Gewinde 62 auf. Zur Bereitstellung eines ausreichend stabilen Gewindes 62 des Trägers 61 ist der Träger 61 vorzugsweise als eine Metallkernleiterplatte ausgeführt, wobei das Gewinde 62 in den Metallkern eingebracht ist. Aufgrund der typischerweise nur geringen Höhe des Metallkerns braucht das Gewinde 62 nur wenige Züge aufweisen, ggf. sogar nur einen Gewindezug oder nur einen Teil eines Gewindezugs.
Alternativ zu der Metallkernplatine kann z.B. auch eine Leiterplatte mit einem nichtmetallischen Basismaterial, z.B. FR4, verwendet werden, wobei das darin eingebrachte Gewinde bevorzugt zur mechanischen Stabilisierung und Erhöhung der Abriebfestigkeit metallisiert sein kann.
Es ist grundsätzlich möglich, die Schraubverbindung so durch- zuführen, dass der Träger 61 auf den stationären Kabelkanal 8 aufgedreht wird. Jedoch wird es zur präzisen Positionierung und zur Vermeidung einer Beschädigung der Übergangslage 28 bevorzugt, wenn der Träger 61 auf die Übergangslage 28 aufgesetzt wird und im Folgenden stationär bleibt. Die Schraubver- bindung kann dann dadurch hergestellt werden, dass der Kabelkanal 8 bzw. die Auskleidung 17 verdreht wird, d.h., dass der Kabelkanal 8 schraubenähnlich in den als Mutter dienenden Träger 61 eingeschraubt wird. Fig.7 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht stark vergrößert eine Leuchtvorrichtung 70 gemäß einer vierten Ausführungsform, bei welcher der Träger 71 mit dem Aufdrückelement integriert ist, wobei der Träger 71 an seiner peripheren Außenseite 72 ein Schraubgewinde 73 aufweist. Dieses Schraub- gewinde 73 ist dazu vorgesehen, mit einem Gewinde 74 einer Innenseite 75 eines um die Auflagefläche 24 umlaufend angeordneten Rands 76 des Kühlkörpers 4 verschraubt zu werden. Auch hierbei ist es vorteilhaft, wenn der Träger 71 eine Metallkernleiterplatte ist, da dann das Außengewinde 73 sich vergleichsweise einfach in die metallische Kupferlage 77 des Trägers einbringen lässt. Zur elektrischen Isolierung gegen- über der Leuchtdiode 7 weist der Träger 71 an seiner Oberseite eine obere dielektrische Schicht 78 und zur Isolierung gegenüber dem Kühlkörper eine untere dielektrische Schicht 79 auf . Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass sie zur
Einstellung eines Toleranzausgleichs geeignet ist und ferner keine zusätzlichen Teile wie separate Andrückelemente benötigt. Fig.8 zeigt eine Leuchtvorrichtung 80 gemäß einer fünften
Ausführungsform, bei welcher der Träger 81 für eine Befestigung nach dem Bajonettprinzip ausgestaltet ist, wobei der Träger 81 wiederum ein selbstandrückendes Element ist. Dazu ist der Träger 81 zur Bereitstellung einer hohen Stabilität als eine Metallkernleiterplatte ausgestaltet, deren flächiger Kupferkern 82 an zwei gegenüberliegenden Stellen seitlich hervorspringende Knöpfe 83 aufweist. Die Knöpfe 83 können in jeweilige Schlitze 84 eingesetzt werden, welche in dem Seitenrand 85 des Kühlkörpers 4 eingebracht sind. Der Seitenrand 85 umgibt die Auflagefläche 24 für den Träger 81 zumindest abschnittsweise umlaufend.
Fig.9 zeigt einen Ausschnitt aus dem Rand 85 im Bereich des Schlitzes 84 zur Aufnahme der Knöpfe 83 des Trägers 81. Zum Einführen des Trägers 81 wird dieser zunächst mit einem jeweiligen Knopf 83 in einen Längsschlitzabschnitt 84a von oben eingeführt oder eingesteckt und danach verdreht. Durch die Drehbewegung bewegen sich die Knöpfe 83 in einen Querschlitzabschnitt 84b des jeweiligen Schlitzes 84. Der Querschlitzab- schnitt 84b ist hier als sich vom Längsschlitzabschnitt 84a aus verjüngender Schlitz eingezeichnet, so dass mit fortschreitender Drehbewegung des Trägers 81 der zugehörige Knopf 83 in dem Querschlitzabschnitt 84b einklemmen wird und so einen festen Sitz annimmt.
Eine solche Steck-Dreh-Bewegung weist den Vorteil auf, dass die zugehörigen mechanischen Komponenten (Knöpfe 83 / Schlitze 84 usw.) vergleichsweise grob ausgeführt sein können, was eine Herstellung und Montage auch unter rauen Bedingungen vereinfacht. Beispielsweise benötigt die Bajonettverbindung auch keine zusätzlichen Andrückteile.
Fig.10 zeigt eine Leuchtvorrichtung 100 in einer sechsten Ausführungsform, bei der nun das Andrückelement 101 als schraubenähnliches Element mit einem sich seitlich erstreckenden Schraubenkopf 102 und einem mit einem Außengewinde 103 versehenen stiftförmigen Bereich 104 ausgerüstet ist. Das Andrückelement 101 kann ähnlich wie eine Schraube durch das Loch 9 des Trägers 6 und ein entsprechendes zentrales Loch in der Übergangslage 28 in die Durchgangsöffnung 22 eingedreht werden, genauer gesagt in einen in die Durchgangsöffnung 22 eingesetzten Einsatz 105. Der Einsatz 105 ist ein Teil der Auskleidung 17, bei welchem beispielsweise im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform das von der Auflagefläche 24 hochstehende Teil fehlt. Der Einsatz 105 ist mit einem Innengewinde 106 ausgerüstet, in welches das Andrückelement 101 mit seinem Gewinde einschraubbar ist. Als Angriffspunkte zur Verdrehung bzw. Verschraubung des Andrückelements 101 weist dieses an seiner Oberseite Einstecklöcher 107 auf. Der Kabelkanal 8 wird mittels eines längs in dem Andrückelement 101 eingebrachten Längslochs 121 gebildet.
Zusätzlich zu der Schraubverbindung weist die Leuchtvorrichtung 100 eine Rastverbindung auf, welche durch eine an dem äußeren Rand 30 aufliegendes und mit dem Rand verbundenes Andrückelement in Form eines Schnapprings 108 realisiert ist. Der Schnappring 108 ist mit mehreren Rasthaken 109 in eine in die Innenseite des umlaufenden Rands 120 des Kühlkörpers 4 eingebrachte umlaufende Nut 110 eingeschnappt. Dadurch drückt der Schnappring 108 den Träger 6 an dessen äußeren Rand 30 als einer Krafteinleitungsfläche auf die Auflagefläche 24. Eine solche Kombination aus Schraubverbindung und Schnappverbindung weist den Vorteil auf, dass durch die Schraubverbin- düng ein definierter Anpressdruck aufgebracht werden kann, während durch die Schnappverbindung eine besonderes preiswerte und gewichtsarme Krafteinleitung auf den Träger 6 bereitgestellt wird, wodurch sich insgesamt eine verhältnismäßig gleichmäßige Anpresskraft ergibt.
Fig.11 zeigt in Schrägansicht eine Leuchtvorrichtung 100b gemäß einer siebten Ausführungsform ähnlich zu der sechsten Ausführungsform. Fig.12 zeigt vergrößert die Leuchtvorrichtung 100b im Bereich eines Rasthakens 111. Fig.13 zeigt die Leuchtvorrichtung 100b als Schnittdarstellung in Seitenansicht im Bereich des Andrückelements 101. Bei der Leuchtvorrichtung 100b ist nun im Vergleich zur Leuchtvorrichtung 100 der sechsten Ausführungsform der randseitige, ringförmige Schnappring 108 oberseitig mit Rasthaken 111 zur Befestigung einer lichtdurchlässigen (opaken oder transparenten) Abdeckscheibe 112 ausgerüstet. Die Abdeckscheibe 112 verläuft knapp oberhalb der Leuchtdiode 7. Die Abdeckscheibe 112 ist hier als einfache lichtdurchlässige Platte gezeigt, kann jedoch auch anders ausgeführt sein, beispielsweise mit einer anderen Grundform oder mit einer optischen Funktion.
Alternativ kann die Abdeckscheibe 112 auch mit Aussparungen für die Leuchtdiode 7 versehen sein und tiefer als in Fig.11 bis Fig.13 gezeigt, angeordnet sein, so dass die Leuchtdioden 7 durch die Abdeckscheibe 112 hindurchragen.
Fig.14 zeigt in Aufsicht die Leuchtdiode 7 einer der LED- Retrofitlampen . Die Leuchtdiode weist ein Gehäuse 140 auf, an dessen Oberseite 141 sich eine lichtemittierende Oberfläche befindet, welche zur Strahlführung von einer Linse 142 und alternativ oder zusätzlich von einem anderen optischen EIe- ment bedeckt sein kann. Die Leuchtdiode 7 wird über ihre Versorgungsanschlüsse 143 mit Strom versorgt.
Fig.15 zeigt in Aufsicht ein Abdeckelement 150 zur Verwendung z.B. mit der Leuchtvorrichtung 100b gemäß der siebten Ausführungsform. Das Abdeckelement 150 ist nun integral als ein Rast-Andrückelement ausgestaltet und z.B. als ein Spritzgussteil hergestellt. Das Abdeckelement 150 weist drei Aussparungen 151 auf, welche oberhalb der Linsen 142 der Leuchtdioden in das Abdeckelement 150 eingebracht sind. Die Linsen 142 ragen zumindest teilweise durch die jeweilige Aussparung 151, damit die Aussparung die Strahlführung und die Lichtausbeute nicht beeinträchtigt. An seinem seitlichen Rand 152 weist das Abdeckelement 150 nach unten gerichtete Rasthaken 153 auf, welche z.B. in die Rastaufnahme 110 eingreifen können. Zum Andrücken des Trägers 6 weist das Abdeckelement 150 ferner einen in Richtung des Trägers, also im Allgemeinen nach unten gerichteten kreisförmigen Vorsprung 154 auf, welcher pressend auf dem Träger 6 aufsitzt und somit als ein Niederhalter wirkt. Das Abdeckelement 150 braucht in diesem Fall nicht lichtdurchlässig zu sein, was den Vorteil bereitstellt, dass ein Einblick auf darunterliegende Elemente verwehrt wird. Das Das Abdeckelement 150 ist vorzugsweise als eine Kunststoffscheibe in einer Flammbarkeitsklasse UL94-V1 oder besser aus- gestaltet.
Fig.16 zeigt in Aufsicht ein weiteres Abdeckelement 160 zur Verwendung z.B. mit der Leuchtvorrichtung 100b gemäß der siebten Ausführungsform. Im Gegensatz zu dem Abdeckelement 150 sind die Aussparungen 161 nun so groß und so geformt, dass die Leuchtdiode 7 im Wesentlichen vollständig ausgespart ist. Dadurch kann beispielsweise auch das Gehäuse 140 durch die Aussparung 161 ragen. Eine solche Ausgestaltung kann z.B. eine Wärmeableitung von der Leuchtdiode 7 verbessern.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Allgemein kann es auch bevorzugt sein, wenn die Länge der Kriechpfade oder Kriechstrecken mindestens 1 mm, besonders bevorzugt mindestens 5 mm beträgt.
Auch kann das Material des Kühlköpers außer reinem Aluminium auch eine Aluminiumlegierung oder ein anderes Metall oder dessen Legierung oder auch einen gut wärmeleitenden Kunststoff aufweisen.
Ferner kann der Kabelkanal auch außermittig (lateral bezüglich der Längsachse versetzt) angeordnet sein. Das Kabelzuführungselement kann allgemein ein separates Bauteil ausgebildet sein oder beispielsweise in die Auskleidung der Aus- sparung und/oder in den Kühlkörper integriert sein, z.B.
einstückig .
Allgemein können das Andrückelement und der Kabelkanal bzw. die Auskleidung vorteilhafterweise aus einem Polymermaterial hergestellt sein. Eine Verwendung elektrisch nicht leitender Materialien für das bzw. die Befestigungselement (e) bewirkt, dass keine Reduzierung von Luft- oder Kriechstrecken auftritt. Die Übergangslage kann bevorzugt aus einem Wärmeübergangsmaterial (TIM) oder auch aus Silikon usw. hergestellt sein.
Die Auflagefläche kann vorteilhafterweise einen Durchmesser zwischen 20 mm und 30 mm aufweisen, der Träger vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 15 mm und 25 mm.
Eine Dicke des Trägers kann z.B. zwischen 0,16 mm und 1 mm betragen, eine Dicke der Übergangslage vorzugsweise zwischen 0,15 mm und 0,3 mm.
Die Drehverbindungen (Schraubverbindungen, Bajonettverbindung usw.) können allgemein durch eine Stoffschlüssige Verbindung gegen ein Lösen gesichert werden, z.B. durch eine Verwendung eines Schraubensicherungsklebers. Alternativ oder zusätzlich können die Drehverbindungen selbsthemmend ausgeführt sein, z.B. durch geeignete Oberflächenstrukturen oder geometrische Strukturen.
Die Außenkontur des Trägers ist nicht beschränkt und kann z.B. rund oder eckig sein. Auch kann die Leuchtvorrichtung allgemein optische Elemente wie Reflektoren, Linsen (aus Glas oder Kunststoff) usw. aufweisen .
Die Gewindegeometrie kann durch jedes geeignete Verfahren eingebracht werden, z.B. durch Gießen, Pressen, Spritzen,
Rollen oder eine abtragende, beispielsweise spanende, Bearbeitung.
Die Verrastgeometrie kann mit Löse- und Fügewinkeln gegen ein Lösen gesichert sein.
Auch ist die Lampe nicht auf eine bestimmte Sockelart beschränkt. So können außer einem Edisonsockel (z.B. E14, E27) auch andere Sockel wie GUlO oder japanische oder amerikani- sehe Normsockelverwendet werden.
Bezugszeichenliste
1 LED-Retrofitlampe
2 Hülle
3 LED-Modul
4 Kühlkörper
5 Frontfläche
6 Träger
6a Frontfläche
7 Leuchtdiode
8 Kabelkanal
9 Loch des Trägers
10 Kontaktfläche
10a Kontaktfläche
10b Kabelanschlussfläche
11 Kupferlage
12 Spalt
13 Edisonsockel
14 Treiberkavität
15 Mantelfläche
16 obere Endfläche
17 Auskleidung
18 Einführöffnung
19 Aufsatz
20 Treiberplatine
21 Kabel
22 Durchgangsöffnung
23 radial erweiterter Bereich
24 Auflagefläche
25 Vorsprung
26 Stufe
27 Kolben
28 Übergangslage
29 innerer Rand des Trägers 30 äußerer Rand des Trägers
40 Leuchtvorrichtung
41 Außenfläche 42 Schraubgewinde
43 Andrückelement
44 Innenseite bzw. innere Mantelfläche
45 Gewinde
50 Leuchtvorrichtung
51 Andrückelement
52 äußere Mantelfläche
53 Schraubgewinde
54 Rand
55 Innenseite
56 Gewinde
60 Leuchtvorrichtung
61 Träger
62 Gewinde
70 Leuchtvorrichtung
71 Träger
72 Außenseite
73 Schraubgewinde / Außengewinde
74 Gewinde
75 Innenseite
76 Rand
77 Kupferlage
78 obere dielektrische Schicht
79 untere dielektrische Schicht
80 Leuchtvorrichtung
81 Träger
82 Kupferkern
83 Knopf
84 Schlitz
84a Längsschlitzabschnitt
84b Querschlitzabschnitt
85 (Seiten) rand
100 Leuchtvorrichtung
101 Andrückelement
102 Schraubenkopf
103 Außengewinde
104 stiftförmiger Bereich 105 Einsatz
106 Innengewinde
107 Einsteckloch
108 Schnappring
109 Vorsprung
110 Leuchtvorrichtung
111 Rasthaken
112 Abdeckscheibe 120 Rand
121 Längsloch
L Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtvorrichtung (1; 50; 60; 70; 80; 100; 100b), mindestens aufweisend
— einen Körper (4), insbesondere Kühlkörper, mit einer äußeren Auflagefläche (24),
- einen Lichtquellenträger (6; 32; 61; 71; 81), insbesondere LED-Träger, der mittels mindestens eines Andrückelements (43; 51; 101) auf die Auflagefläche (24) gedrückt wird,
- wobei das Andrückelement (43; 51; 61; 71; 101) mittels mindestens einer Drehbewegung an der Leuchtvorrichtung
(1; 31; 50; 60; 70; 80; 100; 100b) befestigbar ist.
2. Leuchtvorrichtung (1; 50; 60; 70; 100; 100b) nach Anspruch 1, bei der das Andrückelement (43; 51; 61; 71; 101) mindestens ein Schraubgewinde (45; 53; 62; 73; 103) zur Befestigung an der Leuchtvorrichtung (1; 31; 50; 60; 70; 80; 100; 100b) aufweist.
3. Leuchtvorrichtung (50; 70) nach Anspruch 2, bei der die Auflagefläche von einem zumindest teilweise umlaufenden Rand (54; 76) umgeben ist und das Andrückelement (51; 71) mit dem Rand (54; 76) verschraubt ist.
4. Leuchtvorrichtung (50) nach Anspruch 2, bei der das Andrückelement (70) ringförmig ausgebildet ist.
5. Leuchtvorrichtung (40; 60) nach Anspruch 2, bei welcher - der Körper (4) eine Aussparung (14) sowie eine Durchgangsöffnung (22) von der Aussparung zu der Auflagefläche (24) aufweist und
— in der Durchgangsöffnung (22) ein Kabelzuführungselement (8) eingesetzt ist,
- wobei das Kabelzuführungselement (8) aus der Auflagefläche (24) hervorragt und dort mit dem Andrückelement (43; 61) verschraubt ist.
6. Leuchtvorrichtung (60; 70; 80) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei der das Andrückelement (61; 71; 81) dem Träger entspricht.
7. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Träger eine Metallkernplatine oder ein metallisiertes Schraubgewinde aufweist.
8. Leuchtvorrichtung (100; 100b) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei der das Andrückelement (101) in der Durchgangsöffnung (22) eingeschraubt ist.
9. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, bei welcher der Träger eine im Wesentlichen konzentrisch zu der Durchgangsöffnung angeordnete Trägeröffnung aufweist .
10. Leuchtvorrichtung (80) nach Anspruch 1, bei der das An- drückelement (81) mittels einer Steck-Dreh-Verbindung an der Leuchtvorrichtung (80) befestigbar ist, insbesondere mittels einer Bajonettverbindung.
11. Leuchtvorrichtung (100; 100b) nach einem der vorhergehen- den Ansprüche, ferner aufweisend mindestens ein Rast- Andrückelement (108) zum Andrücken des Trägers (6) auf den Körper (4), wobei das Rast-Andrückelement mittels eines Rastvorgangs an dem Körper befestigbar ist.
12. Leuchtvorrichtung (100; 100b) nach Anspruch 11, bei der das Rast-Andrückelement (108) ringförmig ausgebildet ist und den Träger an einem peripheren Randbereich umgibt und gegen die Auflagefläche drückt.
13. Leuchtvorrichtung (100b) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Andrückelement einen Träger für ein Abdeckelement (112) darstellt.
14. Leuchtvorrichtung (100; 100b) nach Anspruch 13, bei der das Abdeckelement (112) mindestens eine Aussparung für mindestens eine Lichtquelle (7) oder Teile davon auf- weist.
15. Verfahren zum Herstellen einer Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung mindestens einen Körper mit einer Auflagefläche für einen Lichtquellenträger aufweist, wo- bei der Lichtquellenträger mittels Andrehens eines Andrückelements an die Leuchtvorrichtung auf die Auflagefläche gedrückt wird.
EP10732943A 2009-07-31 2010-07-13 Leuchtvorrichtung und verfahren zum herstellen einer leuchtvorrichtung Withdrawn EP2459926A1 (de)

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