EP2480826A1 - Leuchtvorrichtung und verfahren zum montieren einer leuchtvorrichtung - Google Patents

Leuchtvorrichtung und verfahren zum montieren einer leuchtvorrichtung

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EP2480826A1
EP2480826A1 EP10779777A EP10779777A EP2480826A1 EP 2480826 A1 EP2480826 A1 EP 2480826A1 EP 10779777 A EP10779777 A EP 10779777A EP 10779777 A EP10779777 A EP 10779777A EP 2480826 A1 EP2480826 A1 EP 2480826A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
lighting device
receptacle
thread
printed circuit
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10779777A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nicole Breidenassel
Tobias Frost
Guenter Hoetzl
Thomas Preuschl
Peter Sachsenweger
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 EP2480826A1 publication Critical patent/EP2480826A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F21V29/77—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section
    • F21V29/773—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades with essentially identical diverging planar fins or blades, e.g. with fan-like or star-like cross-section the planes containing the fins or blades having the direction of the light emitting axis
    • 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
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V17/10—Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages characterised by specific fastening means or way of fastening
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    • 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
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    • 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]
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    • Y10T29/49947—Assembling or joining by applying separate fastener
    • Y10T29/49963—Threaded fastener

Definitions

  • the invention relates to a light emitting device, comprising ei ⁇ NEN heat sink having at least one seat for a respective circuit board and at least one inserted into the at least one on ⁇ acquisition circuit board, wherein the at least one printed circuit board having at least one light source at a front side and having at least one part of a Rear side with the heat sink in an at least thermal contact.
  • the invention further relates to a method for mounting such a lighting device.
  • the screws have the further disadvantage that they require space on the circuit board, which is no longer usable for other components (light-emitting diodes, electronic components).
  • the screws pose problems in maintaining creepage distances. It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and in particular to provide a particularly compact, low-tolerance and less heat-prone lighting device.
  • the object is achieved by a lighting device, aufwei ⁇ send a heat sink with at least one receptacle for each ⁇ Weil a circuit board and at least one inserted into the at least one recording circuit board, wherein the at least one circuit board on a front side at least one light ⁇ source and with at least a part of a rear side is in an at least thermal contact with the heat sink.
  • the at least one conductor plate in each case has Minim ⁇ least on a rotary closure means which communicates with at least ei ⁇ nem rotary closure antidote their inclusion in engagement.
  • the at least one light source comprises at least one light-emitting diode. If several LEDs are present, they can be in the same color or in different colors. ben light up. A color can be monochrome (eg red, green, blue etc.) or multichrome (eg white). Also the of the at least one light emitting diode light emitted infraro a ⁇ tes light (IR LED) or an ultraviolet light (UV-LED) may be. Several light emitting diodes can show a mixed light; eg a white mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED).
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount").
  • the at least one light emitting diode may be at least equipped with a private and / or shared optics for beam guidance, for example, at least one Fresnel lens, collimator, and so on ⁇ min.
  • inorganic light-emitting diodes for example based on InGaN or AlInGaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs).
  • OLEDs organic LEDs
  • the at least one light source may have, for example, at least one diode laser.
  • the heat sink may consist of a good heat-conducting material with ⁇ > 10 W / (mK), for example, consist of a metal or a ceramic.
  • the heat sink may consist of a comparatively good heat-conducting plastic with ⁇ > 0.2 W / (mK) or such a material with a plastic matrix.
  • the at least one circuit board each has at least one screw means which engages with Minim ⁇ least one handle Verschraubungshafen their inclusion in inputs.
  • the heat sink can be produced for example by means of spraying, Pres ⁇ sens, casting, etc..
  • the front of the circuit board may be other than the Minim ⁇ least one light source and at least one further component, in particular electronic component which is mounted. At least a part of the at least one further component may represent a heat source (eg an integrated circuit), the heat of which is preferably likewise derivable to the heat sink for high functional reliability.
  • the rotary shutter means is a screwing means
  • the rotary shutter countermeasure means is a screwing countermeasure means
  • the rotary closure means and the rotary closure countermember may be parts of a screw cap. This can set a con ⁇ continuously-increasing contact force.
  • the rotary sealing means and the Drehver ⁇ circuit antidote parts of a bayonet lock or ba ⁇ jonettähnlichen closure can be.
  • the at least one printed circuit board in each case at least partially has a nikzy- linderförmige peripheral surface and at the nikzylin- derförmigen circumferential surface at least partially mindes ⁇ least a rotary closure structure, in particular threaded structure (thread or thread-like structure which acts like a thread), and that the receptacle at least ei ⁇ ne to the at least one rotary closure structure suitable Drehver gleich briefly Modell, in particular threaded counter-structure having.
  • This embodiment is particularly easy to implement and consumes no space on the front or the back of the circuit board.
  • the twist lock geometry in particular thread geometry, may be introduced, for example by rolling, machining or other ma ⁇ terialabtragende processing method.
  • the thread geometry can be coated with a metal to to increase their resistance to mechanical stress.
  • the at least one circuit board each has a circular cylindrical peripheral surface and has a thread with at least one thread ⁇ train and that the receptacle has a circular cylindrical peripheral surface and has a matching to the thread of the Lei ⁇ terplatte mating thread ,
  • the at least one Lei ⁇ terplatte each having a substantially circular cylindrical peripheral surface and sections thereof has a thread with at least one thread and that the receptacle has a circular cylindrical peripheral surface and at least partially a respective to the thread of the circuit board having matching mating thread.
  • the ab ⁇ sections may be circular sector-like sections, for example.
  • the at least one printed circuit board is held, in particular countered, by means of at least one securing element in its receptacle. As ⁇ by a later release of the circuit board is prevented.
  • the fuse element may be a dedicated fuse element, eg a circlip.
  • the fuse element can also be an element which has at least one additional function in addition to the fuse function, eg a mechanical function (spacer, lens holder, cover, etc.) and / or optical function (reflector, optical fiber, etc.). This saves a component (dedicated Si ⁇ cherungselement).
  • the material of the fuse element, at least in the region of the heat sink electrically non-conductive is so that air and creepage distances are not reduced.
  • a number of components on the circuit board while maintaining existing space can be maintained or even increased.
  • the at least one rotary closure means at least one Si ⁇ cherungselement which meshes with the at least one twist lock counter means of the receptacle engaged.
  • the securing element can in particular be screwed into the rotary closure counter-means of the heat sink and, for example, have a corresponding external thread, for example at its rear edge.
  • the at least one rotary closure means and / or the at least one Drehver ⁇ concluding antidote have at least one latching element.
  • This can be, for example, a latching hook and a latching recess.
  • the at least one rotary closure means and the at least one rotary closure countermeasure are self-lockingly engaged with one another, e.g. by an introduced surface structure to increase a frictional force in the screw cap.
  • Minim ⁇ least a rotational locking means and the at least one rotary ⁇ closure antidote are integrally secured at ⁇ play, via a screw-bonding, or other adhesive.
  • Various backup methods can be combined.
  • the at least one printed circuit board has at least one torque introduction structure.
  • the circuit board can be held or rotated safely and easily for rotation against the heat sink.
  • the at least one torque introduction structure comprises at least two through holes and / or depressions. This is a particularly simp ⁇ che and inexpensive design.
  • the object is also achieved by a method for ATTACHING a light-emitting device, said lighting device having a heat sink having at least one receptacle for one circuit board and at least one inserted into the at least one receiving circuit board, wherein the Minim ⁇ least a printed circuit board on a front side has at least one light source and is at least a part of a rear ⁇ side with the heat sink in an at least thermal contact.
  • the method comprises at least the following steps: inserting the at least one printed circuit board into the associated receptacle by a substantially linear feed motion; and rotating the circuit board against the heat sink (by rotating the circuit board, the heat sink, or both). By twisting a twist lock is closed, which holds the circuit board to the heat sink.
  • Fig.l shows in a view obliquely from the front a heat sink and a circuit board of a lighting device according to a first embodiment in a not yet assembled state with an associated twisting tool;
  • FIG. 2 shows in a view obliquely from the front, the light ⁇ device according to the first embodiment, wherein the circuit board is attached to the heat sink, but not yet screwed with it;
  • FIG 3 shows in a view obliquely from the front, the light ⁇ device according to the first embodiment, wherein the circuit board is screwed into the heat sink, with still inserted twisting tool;
  • FIG. 5 shows in a view obliquely from the front the light ⁇ device according to the first embodiment in a mounted state
  • FIG. 6 shows in a view obliquely from the front a cooling ⁇ body, a circuit board and a fuse element of a light emitting device according to a second embodiment in a not yet assembled condition-associated with a twisting tool;
  • FIG. 7 shows in a view obliquely from the front, the light ⁇ device according to the second embodiment, wherein the circuit board and the fuse element are screwed into the heat sink, with still inserted twisting tool; and 8 shows in a view similar to Figure 7 the light ⁇ device according to the second embodiment in a sectional view.
  • Fig.l shows a lighting device 1 with a heat sink 2 and a printed circuit board 3 in a not yet assembled state.
  • the heat sink 2 has a circular disk-like basic shape, with a central cylindrical receptacle 5 in its front side 4.
  • the receptacle 5 has a flat bottom 6 and a lateral edge 7.
  • An outer edge of the heat sink 2 has a ring of radially outgoing cooling ribs 8.
  • the circuit board 3 has a substantially disk-like shape with a substantially circular cylindrical circumferential surface 9, wherein the peripheral surface is flattened at two opposite ⁇ lying straight peripheral portions 17 and, consequently, two having opposite circular cylinder-shaped peripheral portions of the eighteenth
  • a front side 10 of the printed circuit board 3 is equipped with a plurality of light-emitting diodes 12 in a central circular area 11 and equipped with further components such as electronic components (resistors, capacitors, logic components 14) or a plug 15 in an annular area 13 surrounding the circular area 11 ,
  • the centrally duri ⁇ fende symmetry axis S corresponds in the forward direction and a main emission or optical axis of the LEDs 12.
  • a rear side 16 of the circuit board 3 is contacted flat with the bottom 6 of the receptacle 5 , possibly via a TIM ( "thermal interface material”; ⁇ occidentalschreibgangsmateri al) film as a thermally conductive paste or the like. This happens in the present case in that the circuit board 3 as such is screwed into the heat sink 2 until it presses on the bottom 6.
  • the printed circuit board 3 has two screwing means in the form of a respective (single or multi-lobed) thread segment (o.Fig.), Of which one each is introduced into one of the circular cylindrical peripheral portions 18.
  • the circuit board 3 may comprise a Verschraubungsmit ⁇ tel in the form of an inserted into the substantially circular cylindrical circumferential surface 9 thread (o.Abb.), which is underbro ⁇ chen through the rectilinear peripheral portions 17, in other words. Accordingly, a matching mating thread (o.Fig.) Is introduced into the lateral edge 7 of the up ⁇ take 5, in which the thread of the circuit board 3 can be screwed by rotation.
  • the mating thread in the lateral edge 7 is higher than the thread on the peripheral surface 9 of the circuit board 3.
  • the thread and the mating thread can be self-locking out ⁇ leads , For example, by a surface structure and / or at least one latching element.
  • the thread and the mating thread can also be connected to one another in a material-locking manner, for example by means of a threadlocking adhesive, or by a bajo-like element, etc.
  • the circuit board 3 For applying a torque to the circuit board 3 or to hold the printed circuit board 3 upon rotation of the heat sink 2, the circuit board two with respect to the Symmet- rieachse S opposing insertion holes 19 in the form of through-holes through the circuit board as a Drehmo ⁇ ment introduction structure.
  • a turning tool 20 can be inserted, which applies the torque ⁇ torque or the circuit board 3 holds.
  • the printed circuit board 3 is inserted onto or into the receptacle 5 by a substantially linear feed movement along the axis of symmetry S.
  • the encryption is turning tool is inserted into the insertion holes 19 20, as shown in Figure 3, and then twisted, the circuit board 3 by means of the Ver ⁇ rotary tool 20 and is screwed so ⁇ into the receptacle 5, as shown in Figures 4 and .5 shown.
  • 6 shows in a view obliquely from the front a Leuchtvor ⁇ device 21 according to a second embodiment is substantially the same elements as the light emitting device 1 of the first embodiment (shown without a plug 15), now also a fuse element in the form of a fuse ring 22 is mounted.
  • the locking ring 22 is, as shown in Figure 7 and Figure 8, screwed after screwing the circuit board 3 in the still free part of the (counter) thread in the side edge 7 of the receptacle 5 and counter the circuit board 3.
  • This is a fuse before solving the circuit board 3 is provided.
  • electrically non-conductive materials for example, a plastic material
  • the clearance and creepage distances sheet ⁇ not redu. The number of components on the circuit board 3 can thus be maintained while maintaining the existing space or even increased.
  • the securing element can alternatively be an optical and / or mechanical element (reflector, lens holder, light guide, cover, etc.) with a safety function, which has a corresponding external thread at its lower edge. has, which is screwed into the mating thread in the lateral edge 7 of the receptacle 5.
  • the heat sink can also have several shots.
  • the shape of the heat sink is not limited and may purely by way of example also have a rectangular or hexagonal base.
  • the circuit board may e.g. also have a completely circular outer contour or an outer contour with three or more arcuate segments.
  • the insertion holes can also be designed as depressions in the printed circuit board.
  • the insertion holes may have a belie ⁇ bige suitable cross-sectional shape, for example round or square.
  • a screw cap instead of a screw cap, another rotary closure can also be used, eg a bayonet closure etc.

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Abstract

Die Leuchtvorrichtung (21) weist einen Kühlkörper (2) mit mindestens einer Aufnahme (5) für jeweils eine Leiterplatte (3) und eine darin eingebrachte Leiterplatte (3) auf, wobei die Leiterplatte (3) an einer Vorderseite (10) mindestens eine Lichtquelle (12) aufweist und mit einer Rückseite (16) mit dem Kühlkörper (2) in einem zumindest thermischen Kontakt steht, und wobei die Leiterplatte (3) jeweils mindestens ein Drehverschlussmittel aufweist, welches mit einem Drehverschlussgegenmittel ihrer Aufnahme (5) in Eingriff steht. Das Verfahren dient zum Montieren einer Leuchtvorrichtung (21) und weist mindestens die folgenden Schritte aufweist: Einsetzen der mindestens einen Leiterplatte (3) in die zugehörige Aufnahme (5) durch eine im Wesentlichen lineare Zuführungsbewegung; und Verdrehen der Leiterplatte (3) gegen den Kühlkörper (2).

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung und Verfahren zum Montieren einer Leuchtvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend ei¬ nen Kühlkörper mit mindestens einer Aufnahme für jeweils eine Leiterplatte und mindestens eine in die mindestens eine Auf¬ nahme eingesetzte Leiterplatte, wobei die mindestens eine Leiterplatte an einer Vorderseite mindestens eine Lichtquelle aufweist und mit zumindest einem Teil einer Rückseite mit dem Kühlkörper in einem zumindest thermischen Kontakt steht. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Montieren einer solchen Leuchtvorrichtung.
Es ist bisher bekannt, eine vorderseitig mit mindestens einer Leuchtdiode bestückte Leiterplatte mit ihrer Rückseite mit¬ tels metallischer Schrauben an einem Kühlkörper zu befestigen. So kann eine durch die mindestens eine Leuchtdiode er¬ zeugte Verlustwärme großflächig über die Rückseite auf den Kühlkörper übertragen werden. Die Güte der Wärmeübertragung hängt von dem thermischen Kontakt zwischen der Rückseite und dem Kühlkörper ab. Bei einer Erwärmung der Leuchtvorrichtung und damit auch der Schrauben können sich die metallischen Schrauben so stark ausdehnen, dass die Leiterplatte nicht mehr fest an den Kühlkörper angedrückt wird, sondern Spalte dazwischen auftreten können. Diese Spalte verringern jedoch die Güte der Wärmeübertragung und folglich eine Wirksamkeit der Wärmeabfuhr. Die Schrauben weisen den weiteren Nachteil auf, dass sie Platz auf der Leiterplatte benötigen, der für andere Bauelemente (Leuchtdioden, elektronische Bauelemente) nicht mehr nutzbar ist. Zudem werfen die Schrauben Probleme bei einer Einhaltung von Kriechstrecken auf. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu beseitigen und insbesondere eine besonders kompakte, toleranzarme und wenig wärmeanfällige Leuchtvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesonde¬ re den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufwei¬ send einen Kühlkörper mit mindestens einer Aufnahme für je¬ weils eine Leiterplatte und mindestens eine in die mindestens eine Aufnahme eingebrachte Leiterplatte, wobei die mindestens eine Leiterplatte an einer Vorderseite mindestens eine Licht¬ quelle aufweist und mit zumindest einem Teil einer Rückseite mit dem Kühlkörper in einem zumindest thermischen Kontakt steht. Die mindestens eine Leiterplatte weist jeweils mindes¬ tens ein Drehverschlussmittel auf, welches mit mindestens ei¬ nem Drehverschlussgegenmittel ihrer Aufnahme in Eingriff steht .
Somit ist eine einfache und kostengünstige Montage der Leuchtvorrichtung über eine gegenseitige Verdrehung von Kühlkörper und Leiterplatte möglich. Diese Art der Verbindung ist sehr gut geeignet, um Toleranzen auszugleichen. Der für die thermische Anbindung zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte erforderliche Anpressdruck ist unabhängig von mechanischen Höhentoleranzen über das eingebrachte Drehmoment während der Montage einstellbar. Auch erfährt die Leiterplatte unter einer thermischen Beanspruchung kein Spiel gegenüber dem Kühlkörper.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Lichtquelle min- destens eine Leuchtdiode . Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Far- ben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infraro¬ tes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeigen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED) . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit min¬ destens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel- Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Po- lymer-OLEDs) einsetzbar. Auch können z. B. Diodenlaser verwendet werden. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquel- le z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Der Kühlkörper kann aus einem gut wärmeleitenden Material mit λ > 10 W/ (m-K) bestehen, z.B. aus einem Metall oder einer Keramik bestehen. Alternativ kann der Kühlkörper aus einem ver- gleichsweise gut wärmeleitenden Kunststoff mit λ > 0,2 W/ (m-K) oder einem solchen Material mit einer Kunststoffmat- rix bestehen. Die mindestens eine Leiterplatte weist jeweils mindestens ein Verschraubungsmittel auf, welches mit mindes¬ tens einem Verschraubungsgegenmittel ihrer Aufnahme in Ein- griff steht.
Der Kühlkörper kann beispielsweise mittels Spritzens, Pres¬ sens, Gießens usw. hergestellt werden. Die Vorderseite der Leiterplatte kann außer mit der mindes¬ tens einen Lichtquelle auch mit mindestens einem weiteren Bauteil, insbesondere elektronischen Bauteil, bestückt sein. Zumindest ein Teil des mindestens einen weiteren Bauteils kann eine Wärmequelle darstellen (z.B. eine integrierte Schaltung) , dessen Wärme für eine hohe Funktionssicherheit bevorzugterweise ebenfalls an den Kühlkörper ableitbar ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Drehverschlussmittel ein Verschraubungsmittel ist und das Drehverschlussgegenmittel ein Verschraubungsgegenmittel ist. In anderen Worten können das Drehverschlussmittel und das Drehverschlussgegenmittel Teile eines Schraubverschlusses sein. Dadurch kann eine kon¬ tinuierlich stärker werdende Kontaktkraft eingestellt werden. Alternativ können das Drehverschlussmittel und das Drehver¬ schlussgegenmittel Teile eines Bajonettverschlusses oder ba¬ jonettähnlichen Verschlusses sein.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Leiterplatte jeweils zumindest abschnittsweise eine kreiszy- linderförmige Umfangsfläche aufweist und an der kreiszylin- derförmigen Umfangsfläche zumindest abschnittsweise mindes¬ tens eine Drehverschlussstruktur, insbesondere Gewindestruktur (Gewinde oder gewindeähnliche Struktur, welche wie ein Gewinde wirkt) , aufweist und dass die Aufnahme mindestens ei¬ ne zu der mindestens einen Drehverschlussstruktur passende Drehverschlussgegenstruktur, insbesondere Gewindegegenstruktur, aufweist. Diese Ausgestaltung ist besonders einfach umsetzbar und verbraucht keinen Bauraum auf der Vorderseite oder der Rückseite der Leiterplatte.
Die Drehverschlussgeometrie, insbesondere Gewindegeometrie, kann beispielsweise durch Rollen, Spanen oder eine andere ma¬ terialabtragende Bearbeitungsmethode eingebracht werden. Die Gewindegeometrie kann mit einem Metall beschichtet werden, um ihre Widerstandfähigkeit gegen eine mechanische Beanspruchung zu erhöhen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Lei- terplatte jeweils eine kreiszylinderförmige Umfangsfläche aufweist und daran ein Gewinde mit mindestens einem Gewinde¬ zug aufweist und dass die Aufnahme eine kreiszylinderförmige Umfangsfläche aufweist und daran ein zu dem Gewinde der Lei¬ terplatte passendes Gegengewinde aufweist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Lei¬ terplatte jeweils eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige Umfangsfläche aufweist und daran abschnittsweise ein Gewinde mit jeweils mindestens einem Gewindezug aufweist und dass die Aufnahme eine kreiszylinderförmige Umfangsfläche aufweist und daran zumindest abschnittsweise ein jeweiliges zu dem Gewinde der Leiterplatte passendes Gegengewinde aufweist. Die Ab¬ schnitte können beispielsweise kreissektorartige Abschnitte sein .
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Leiterplatte mittels mindestens eines Sicherungselements in ihrer Aufnahme gehalten, insbesondere gekontert, wird. Da¬ durch wird ein späteres Lösen der Leiterplatte verhindert. Das Sicherungselement kann ein dediziertes Sicherungselement sein, z.B. ein Sicherungsring. Das Sicherungselement kann aber auch ein Element sein, das zusätzlich zu der Sicherungsfunktion mindestens eine weitere Funktion aufweist, z.B. eine mechanische Funktion (Abstandshalter, Linsenhalter, Abdeckung usw.) und/oder optische Funktion (Reflektor, Lichtleiter usw.) dazu aufweist. Dies spart ein Bauteil (dediziertes Si¬ cherungselement) ein.
Es ist vorteilhaft, falls das Material des Sicherungselements zumindest im Bereich des Kühlkörpers elektrisch nicht leitend ist, damit Luft- und Kriechstrecken nicht reduziert werden. So kann eine Zahl von Komponenten auf der Leiterplatte unter Beibehaltung bestehender Bauräume beibehalten oder sogar erhöht werden.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Si¬ cherungselement mindestens ein Drehverschlussmittel aufweist, welches mit dem mindestens einen Drehverschlussgegenmittel der Aufnahme in Eingriff steht. Das Sicherungselement kann insbesondere in das Drehverschlussgegenmittel des Kühlkörpers eindrehbar sein und dazu beispielsweise ein entsprechendes Außengewinde, z.B. an seinem rückwärtigen Rand, aufweisen. So kann eine besonders einfach umsetzbare und kostengünstige Si¬ cherung bereitgestellt werden.
Es ist noch eine zur Sicherung der Leiterplatte in dem Kühlkörper vorteilhafte Ausgestaltung, dass das mindestens eine Drehverschlussmittel und/oder das mindestens eine Drehver¬ schlussgegenmittel mindestens ein Verrastelement aufweisen. Dies können z.B. ein Rasthaken und eine Rastausnehmung sein.
Es ist noch eine weitere zur Sicherung der Leiterplatte in dem Kühlkörper vorteilhafte Ausgestaltung, dass das mindestens eine Drehverschlussmittel und das mindestens eine Dreh- Verschlussgegenmittel selbsthemmend miteinander in Eingriff stehen, z.B. durch eine eingebrachte Oberflächenstruktur, um eine Reibungskraft in dem Schraubverschluss erhöhen.
Es ist noch eine weitere zur Sicherung der Leiterplatte in dem Kühlkörper vorteilhafte Ausgestaltung, dass das mindes¬ tens eine Drehverschlussmittel und das mindestens eine Dreh¬ verschlussgegenmittel stoffschlüssig gesichert sind, bei¬ spielsweise über einen Schraubensicherungskleber oder anderen Kleber . Es können verschiedene Sicherungsmethoden kombiniert werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Leiterplatte mindestens eine Drehmomenteinleitungsstruktur aufweist. Dadurch kann die Leiterplatte sicher und einfach für eine Verdrehung gegen den Kühlkörper gehalten oder gedreht werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine Drehmo- menteinleitungsstruktur mindestens zwei Durchgangslöcher und/oder Vertiefungen umfasst. Dies ist eine besonders einfa¬ che und kostengünstige Ausgestaltung.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Montie- ren einer Leuchtvorrichtung, wobei die Leuchtvorrichtung einen Kühlkörper mit mindestens einer Aufnahme für jeweils eine Leiterplatte sowie mindestens eine in die mindestens eine Aufnahme eingesetzte Leiterplatte aufweist, wobei die mindes¬ tens eine Leiterplatte an einer Vorderseite mindestens eine Lichtquelle aufweist und mit zumindest einem Teil einer Rück¬ seite mit dem Kühlkörper in einem zumindest thermischen Kontakt steht. Das Verfahren weist mindestens die folgenden Schritte auf: Einsetzen der mindestens einen Leiterplatte in die zugehörige Aufnahme durch eine im Wesentlichen lineare Zuführungsbewegung; und Verdrehen der Leiterplatte gegen den Kühlkörper (durch ein Drehen der Leiterplatte, des Kühlkörpers oder beider Elemente) . Durch das Verdrehen wird ein Ver- drehverschluss geschlossen, welcher die Leiterplatte an dem Kühlkörper hält.
Es ist eine Weiterbildung, dass sich der folgende Schritt an¬ schließt: Eindrehen, insbesondere Einschrauben, eines Siche¬ rungselements in die zugehörige Aufnahme auf Anlage mit der Leiterplatte . In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Ele¬ mente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt in einer Ansicht von schräg vorne einen Kühlkörper und eine Leiterplatte einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einem noch nicht zusammengesetzten Zustand mit einem zu- gehörigen Verdrehwerkzeug;
Fig.2 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Leucht¬ vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, wobei die Leiterplatte an den Kühlkörper angesetzt ist, aber noch nicht damit verschraubt ist;
Fig.3 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Leucht¬ vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, wobei die Leiterplatte in den Kühlkörper eingeschraubt ist, und zwar mit noch eingesetztem Verdrehwerkzeug;
Fig.4 zeigt in einer Ansicht analog zu Fig.3 die Leucht¬ vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung;
Fig.5 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Leucht¬ vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in ei- nem montierten Zustand;
Fig.6 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne einen Kühl¬ körper, eine Leiterplatte und ein Sicherungselement einer Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einem noch nicht zusammengesetzten Zu- stand mit einem zugehörigen Verdrehwerkzeug;
Fig.7 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne die Leucht¬ vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, wobei die Leiterplatte und das Sicherungselement in den Kühlkörper eingeschraubt sind, und zwar mit noch eingesetztem Verdrehwerkzeug; und Fig.8 zeigt in einer Ansicht analog zu Fig.7 die Leucht¬ vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Schnittdarstellung. Fig.l zeigt eine Leuchtvorrichtung 1 mit einem Kühlkörper 2 und einer Leiterplatte 3 in einem noch nicht zusammengesetzten Zustand. Der Kühlkörper 2 weist hier eine kreisscheiben- artige Grundform auf, wobei sich in seiner Vorderseite 4 eine zentrale zylinderförmige Aufnahme 5 befindet. Die Aufnahme 5 weist einen ebenen Boden 6 und einen seitlichen Rand 7 auf. Ein äußerer Rand des Kühlkörpers 2 weist einen Kranz radial abgehender Kühlrippen 8 auf.
Die Leiterplatte 3 weist eine im Wesentlichen scheibenförmige Form mit einer im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Umfangs- fläche 9 auf, wobei die Umfangsfläche an zwei sich gegenüber¬ liegenden geradlinigen Umfangsabschnitten 17 abgeflacht ist und folglich auch zwei sich gegenüberliegende kreiszylinder- förmige Umfangsabschnitte 18 aufweist. Eine Vorderseite 10 der Leiterplatte 3 ist in einem zentralen kreisflächenförmigen Bereich 11 mit mehreren Leuchtdioden 12 bestückt und in einem den kreisflächenförmigen Bereich 11 umgebenden kreisringförmigen Bereich 13 mit weiteren Bauelementen wie elektronischen Bauelementen (Widerstände, Kondensatoren, Logikbau- steine 14) oder einem Stecker 15 bestückt. Die mittig verlau¬ fende Symmetrieachse S entspricht in Richtung nach vorne auch einer Hauptabstrahlrichtung oder optischen Achse der Leuchtdioden 12. Für eine effektive Wärmeabfuhr von den Leuchtdioden 12 auf den Kühlkörper 2 wird eine Rückseite 16 der Leiterplatte 3 flächig mit dem Boden 6 der Aufnahme 5 kontaktiert, ggf. über ein TIM ("Thermal Interface Material"; Wärmeübergangsmateri¬ al) wie eine Wärmeleitpaste oder -folie. Dies geschieht im vorliegenden Fall dadurch, dass die Leiterplatte 3 als solche in den Kühlkörper 2 eingeschraubt wird, bis sie auf den Boden 6 drückt.
Dazu weist die Leiterplatte 3 zwei Verschraubungsmittel in Form eines jeweiligen (einzügigen oder mehrzügigen) Gewindesegments (o.Abb.) auf, von denen je eines in einen der kreis- zylinderförmigen Umfangsabschnitte 18 eingebracht ist. Die Leiterplatte 3 kann in anderen Worten ein Verschraubungsmit¬ tel in Form eines in die im Wesentlichen kreiszylinderförmige Umfangsflache 9 eingebrachten Gewindes (o.Abb.) aufweisen, welches durch die geradlinigen Umfangsabschnitte 17 unterbro¬ chen ist. Entsprechend ist in den seitlichen Rand 7 der Auf¬ nahme 5 ein passendes Gegengewinde (o.Abb.) eingebracht, in welches das Gewinde der Leiterplatte 3 durch Drehung einge- schraubt werden kann. Da der seitliche Rand 7 der Aufnahme 5 höher ist als die Leiterplatte 3 bzw. deren Substrat, ist das Gegengewinde in dem seitlichen Rand 7 höher als das Gewinde an der Umfangsflache 9 der Leiterplatte 3. Das Gewinde und das Gegengewinde können selbsthemmend ausge¬ führt sein, z.B. durch eine Oberflächenstruktur und/oder mindestens ein Verrastelement . Das Gewinde und das Gegengewinde können auch stoffschlüssig miteinander verbunden werden, z.B. über einen Schraubensicherungskleber, oder durch ein bajo- nettartiges Element usw.
Zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Leiterplatte 3 oder zum Halten der Leiterplatte 3 bei einer Drehung des Kühlkörpers 2 weist die Leiterplatte zwei sich bezüglich der Symmet- rieachse S gegenüberliegende Einstecklöcher 19 in Form von Durchgangsbohrungen durch die Leiterplatte als eine Drehmo¬ menteinleitungsstruktur auf. In diese Einstecklöcher 19 kann ein Verdrehwerkzeug 20 eingesteckt werden, welches das Dreh¬ moment aufbringt oder die Leiterplatte 3 festhält. Zum Montieren der Leuchtvorrichtung wird zunächst, wie in Fig.2 gezeigt, die Leiterplatte 3 auf bzw. in die Aufnahme 5 durch eine im Wesentlichen lineare Zuführungsbewegung entlang der Symmetrieachse S eingesetzt. Im Folgenden wird das Ver- drehwerkzeug 20 in die Einstecklöcher 19 eingesteckt, wie in Fig.3 gezeigt, und dann die Leiterplatte 3 mittels des Ver¬ drehwerkzeug 20 verdreht und so in die Aufnahme 5 einge¬ schraubt, wie in Fig.4 und Fig.5 gezeigt. Fig.6 zeigt in einer Ansicht von schräg vorne eine Leuchtvor¬ richtung 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform mit im Wesentlichen identischen Elementen wie die Leuchtvorrichtung 1 der ersten Ausführungsform (dargestellt ohne Stecker 15) , wobei nun zusätzlich ein Sicherungselement in Form eines Siche- rungsrings 22 montiert wird. Der Sicherungsring 22 wird, wie in Fig.7 und Fig.8 gezeigt, nach dem Einschrauben der Leiterplatte 3 in den noch freien Teil des (Gegen- ) Gewindes in dem seitlichen Rand 7 der Aufnahme 5 eingeschraubt und kontert die Leiterplatte 3. Dadurch wird eine Sicherung vor einem Lö- sen der Leiterplatte 3 bereitgestellt. Durch Verwendung elektrisch nicht leitender Materialien (z.B. eines Kunststoffs) für den Sicherungsring 22 (oder allgemein das Sicherungselement) werden die Luft- und Kriechstrecken nicht redu¬ ziert. Die Anzahl der Komponenten auf der Leiterplatte 3 kann somit unter Beibehaltung der bestehenden Bauräume beibehalten oder sogar erhöht werden.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
So kann das Sicherungselement alternativ ein optisches und/oder mechanisches Element (Reflektor, Linsenhalter, Lichtleiter; Abdeckung usw.) mit Sicherungsfunktion sein, das an seinem unteren Rand ein entsprechendes Außengewinde auf- weist, welches in das Gegengewinde in dem seitlichen Rand 7 der Aufnahme 5 einschraubbar ist.
Der Kühlkörper kann auch mehrere Aufnahmen aufweisen.
Auch ist die Form des Kühlkörpers nicht beschränkt und kann rein beispielhaft auch eine rechteckige oder sechseckige Grundfläche aufweisen. Die Leiterplatte kann z.B. auch eine vollständig kreisrunde Außenkontur aufweisen oder eine Außenkontur mit drei oder mehr kreisbogenförmigen Segmenten.
Es können mehr als zwei Einstecklöcher verwendet werden. Die Einstecklöcher können auch als Vertiefungen in der Leiterplatte ausgeführt sein. Die Einstecklöcher können eine belie¬ bige geeignete Querschnittsform aufweisen, z.B. rund oder eckig . Statt eines Schraubverschlusses kann auch ein anderer Dreh- verschluss verwendet werden, z.B. ein Baj onettverschluss usw.
Bezugs zeichenliste
1 Leuchtvorrichtung
2 Kühlkörper
3 Leiterplatte
4 Vorderseite des Kühlkörpers
5 Aufnahme
6 Boden
7 Rand
8 Kühlrippe
9 Umfangsflache
10 Vorderseite der Leiterplatte
11 kreisflächenförmiger Bereich
12 Leuchtdiode
13 kreisringförmiger Bereich
14 Logikbaustein
15 Stecker
16 Rückseite der Leiterplatte
17 geradliniger Umfangsabschnitt
18 kreiszylinderförmiger Umfangsabschnitt
19 Einsteckloch
20 Verdrehwerkzeug
21 Leuchtvorrichtung
22 Sicherungsring

Claims

Leuchtvorrichtung (1; 21), aufweisend
- einen Kühlkörper (2) mit mindestens einer Aufnahme (5) für jeweils eine Leiterplatte (3) und
- mindestens eine in die mindestens eine Aufnahme (5) eingebrachte Leiterplatte (3) , wobei die mindestens eine Leiterplatte (3) an einer Vorderseite (10) min¬ destens eine Lichtquelle (12), insbesondere Leuchtdi¬ ode, aufweist und mit zumindest einem Teil einer Rückseite (16) mit dem Kühlkörper (2) in einem zumindest thermischen Kontakt steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die mindestens eine Leiterplatte (3) jeweils mindes¬ tens ein Drehverschlussmittel aufweist, welches mit mindestens einem Drehverschlussgegenmittel ihrer Auf¬ nahme (5) in Eingriff steht.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehverschlussmittel ein Ver- schraubungsmittel ist und das Drehverschlussgegenmittel ein Verschraubungsgegenmittel ist.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
- die mindestens eine Leiterplatte (3) jeweils zumin¬ dest abschnittsweise eine kreiszylinderförmige Um- fangsfläche (9, 18) aufweist und an der kreiszylin- derförmigen Umfangsflache (18) zumindest abschnitts¬ weise mindestens eine Drehverschlussstruktur, insbe¬ sondere Gewindestruktur, aufweist und dass
- die Aufnahme (5) mindestens eine zu der mindestens einen Drehverschlussstruktur passende Drehverschluss- gegenstruktur, insbesondere Gewindegegenstruktur, aufweist . Leuchtvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die mindestens eine Leiterplatte (3) jeweils eine kreiszylinderförmige Umfangsflache (9) aufweist und daran ein Gewinde mit mindestens einem Gewindezug aufweist und dass
- die Aufnahme (5) eine kreiszylinderförmige Umfangs- fläche (7) aufweist und daran ein zu dem Gewinde der Leiterplatte (3) passendes Gegengewinde aufweist.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die mindestens eine Leiterplatte (3) jeweils eine im Wesentlichen kreiszylinderförmige Umfangsflache (9, 18) aufweist und daran abschnittsweise (18) ein Ge¬ winde mit jeweils mindestens einem Gewindezug auf¬ weist und dass
- die Aufnahme (5) eine kreiszylinderförmige Umfangs- fläche (7) aufweist und daran zumindest abschnitts¬ weise ein jeweiliges zu dem Gewinde der Leiterplatte (3) passendes Gegengewinde aufweist.
Leuchtvorrichtung (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens ei¬ ne Leiterplatte (3) mittels mindestens eines Sicherungs¬ elements (22) in ihrer Aufnahme (5) gehalten wird.
Leuchtvorrichtung (21) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Sicherungselement (22) mindestens ein Drehverschlussmittel aufweist, wel¬ ches mit dem mindestens einen Drehverschlussgegenmittel der Aufnahme (5) in Eingriff steht. Leuchtvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungselement mindes¬ tens eine weitere Funktion aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Drehverschlussmittel und/oder das mindestens eine Dreh¬ verschlussgegenmittel mindestens ein Verrastelement auf¬ weisen .
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Drehverschlussmittel und das mindestens eine Drehver¬ schlussgegenmittel selbsthemmend und/ miteinander in Eingriff stehen.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Drehverschlussmittel und das mindestens eine Drehver¬ schlussgegenmittel stoffschlüssig gesichert sind.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leiterplatte (3) mindestens eine Drehmomenteinlei¬ tungsstruktur (19) aufweist.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Drehmomenteinlei¬ tungsstruktur (19) mindestens zwei Durchgangslöcher und/oder Vertiefungen umfasst.
Verfahren zum Montieren einer Leuchtvorrichtung (1; 21), wobei die Leuchtvorrichtung (1; 21) einen Kühlkörper (2) mit mindestens einer Aufnahme (5) für jeweils eine Lei¬ terplatte (3) sowie mindestens eine in die mindestens eine Aufnahme (5) eingebrachte Leiterplatte (3) auf¬ weist, wobei die mindestens eine Leiterplatte (3) an ei¬ ner Vorderseite (10) mindestens eine Lichtquelle (12) aufweist und mit zumindest einem Teil einer Rückseite (16) mit dem Kühlkörper (2) in einem zumindest thermischen Kontakt steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist:
- Einsetzen der mindestens einen Leiterplatte (3) in die zugehörige Aufnahme (5) durch eine im Wesentli¬ chen lineare Zuführungsbewegung; und
- Verdrehen der Leiterplatte (3) gegen den Kühlkörper
(2) .
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der folgende Schritt anschließt:
- Eindrehen eines Sicherungselements (22) in die zuge¬ hörige Aufnahme (5) auf Anlage mit der Leiterplatte
(3) .
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