EP2766657A1 - Led-modul mit einem kühlkörper - Google Patents

Led-modul mit einem kühlkörper

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EP2766657A1
EP2766657A1 EP12784467.8A EP12784467A EP2766657A1 EP 2766657 A1 EP2766657 A1 EP 2766657A1 EP 12784467 A EP12784467 A EP 12784467A EP 2766657 A1 EP2766657 A1 EP 2766657A1
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EP
European Patent Office
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light
lighting device
module
fastening
attachment
Prior art date
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Application number
EP12784467.8A
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English (en)
French (fr)
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EP2766657B1 (de
Inventor
Peter Sachsenweger
Guenter Hoetzl
Robert Kraus
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Osram GmbH filed Critical Osram GmbH
Publication of EP2766657A1 publication Critical patent/EP2766657A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2766657B1 publication Critical patent/EP2766657B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V17/00Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages
    • F21V17/08Fastening of component parts of lighting devices, e.g. shades, globes, refractors, reflectors, filters, screens, grids or protective cages onto the supporting or suspending arrangements of the lighting device, e.g. power cords, standards
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    • F21LIGHTING
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    • F21V19/001Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/004Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by deformation of parts or snap action mountings, e.g. using clips
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21V19/003Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/005Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by permanent fixing means, e.g. gluing, riveting or embedding in a potting compound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21V19/003Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/0055Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by screwing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING 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
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device comprising at least one lighting module and at least one lighting module carrier, wherein the lighting module carrier is provided for heat dissipation from the lighting module
  • Lighting devices in particular those in which semiconductor light sources, such as LEDs, are used for light generation, are often of modular design, ie, different modules with different functions are provided. Of central importance here are the so-called lighting modules, ie the modules that essentially protrude the actual light sources. These modules should be easy to assemble, but at the same time be reliably held and have a good heat transfer to the underlying light module carrier in order to dissipate the heat generated during operation of the light sources reliably.
  • Committeeli ⁇ ch should be the lighting modules to bolted to the Leuchtmo ⁇ dulmé or bonded, so that the mechanical see contacting is ensured.
  • the disadvantage of ei ⁇ ner adhesive bond is that the module can still difficult or impossible to be removed from the carrier only.
  • the light module can simply be separated again from the carrier, but it is fixed by the screws on the screw holes in such a way that it heats up when heated Due to the different thermal expansion of the modules and the carrier, bulging of the lighting module may occur so that the thermal connection to the carrier is impaired or interrupted and the module may overheat. Also can be done by the bulge mechanical damage to the module.
  • TIM Thermal Interface Materi- al
  • the object of the present invention is to enable si ⁇ chere and reliable, but lös ⁇ bare by simple means mounting a light emitting module on a Leuchtmo ⁇ dulmik, wherein the cooling of the lighting module is intended to ensure in all operating situations.
  • the first fastening element is designed such that the light-emitting module with a definable
  • the pressing force is pressed onto the light module carrier in such a way that a defined heat transfer between the light module and the light module carrier is made possible, and good heat dissipation is achieved.
  • a good heat transfer is given in particular if the contact resistance at the transition surface from the light module to the light modulus carrier is not more than 20,000 m 2 K / W, preferably not more than 5,000 m 2 k / W.
  • At least one second fastening element which supports the light module carrier at at least one point in the region of the second fastening element. xed, on the one hand ensures that the Leuchtmo ⁇ is dul securely positioned, which can be important for accurate beam guidance of the transmitted light, for example, in Real ⁇ tion to optical means such as reflectors or lenses, and on the other hand, if no due to the Move ⁇ friendliness in the first fastening element Inadmissible mechanical stress occurs.
  • the at least one first fastening element serves to apply a defined contact force to allow a good heat transfer to the light module carrier
  • the at least one second fastening element serves the mechanical positioning.
  • the second fastening element comprises at least one screw and / or at least one rivet
  • the light module is set in its posi ⁇ tion in a particularly simple manner, for example, by a screw hole is provided with the diameter of the screw in a circuit board of the light module and in the light module carrier Threaded hole for receiving the screw.
  • the lighting module is fixed in a defined area by means of an adhesive connection.
  • This area expediently occupies only a small part, in particular less than 20%, of the area in contact with the luminous module carrier, for example in the case of a rectangular module an area adjoining the narrow side.
  • the second fastening element and the first fastening element are spaced apart, since at a wide distance of the Befest Trentsbe ⁇ rich the effect of thermal expansion of the light emitting module is particularly large.
  • the first fastening element comprises at least one spring element.
  • Spring elements are particularly suitable to apply a defined force while still be able to compensate for dimensional tolerances. This allows both a sufficiently firm contact for an optimized heat transfer, as well as avoids excessive pressing and ensures the desired mobility of the light module. Also, a release of Ver ⁇ binding is easily possible again.
  • the first fastening element comprises at least one stamped ⁇ part, in particular formed as a stamped part, a simple production is possible.
  • the stamped part is designed as a stamped spring plate. It is advantageous if the spring element has at least ei ⁇ NEN first mounting portion for attachment to the light module carrier and at least one spring arm for applying the contact pressure on the light emitting module. This is a particularly simple structure, which can be easily produced, for example, with stamped parts.
  • the spring element has at least one second Fixed To ⁇ supply area for attachment to the light emitting module support, a particularly good fixing can be achieved.
  • the second attachment region is formed as the second fastening element or comprises the second buildin ⁇ actuating element, a fixing of the light-emitting module at a location and a slidable mounting elsewhere can be achieved with a single component. This reduces the installation effort.
  • the first attachment region and the second attachment region are connected by means of at least one bridge.
  • a simple production and assembly is possible.
  • the bridge comprises at least one spring element and / or is designed as at least one spring element, a particularly simple construction is achieved, in which the number of required parts can be minimized.
  • the bridge between the two attachment areas on at least one attachment point for the application of force to the light emitting module is particularly advantageously at the areas of the lighting module where it is needed.
  • the first fastening ⁇ tion element has at least one fixing means for limiting the movement of the light module.
  • a movement within defined limits is possible, so that, for example, a sufficiently accurate positioning of the light module in relation to an optical means, such as a reflector, can be realized, and yet a sufficient extent of the light module is possible to unwanted deformation or detachment of Module to avoid the carrier.
  • the fastening means has substantially a U-shaped geometry, a particularly simple production is possible.
  • the sheets can serve the U as a fastening region for fastening the loading fixing means to the light source carrier, while pressing the two legs of the U as a pressing member, wherein ⁇ play, in the form of a spring element, the light module to the phosphor module carrier.
  • the loading fastening means essentially a frame-shaped Geo ⁇ geometry on.
  • This is a simple construction which can be used insbeson ⁇ particular with fastening means with two fastening preparation ⁇ chen advantageous because these are ⁇ play ordered present at at opposite sides of the frame During the connection of these sides by means of two bridges, between which the Light sources of the light module are arranged.
  • LED light-emitting diodes
  • OLED organic light-emitting diodes
  • the light module carrier is designed as a heat sink, as this achieves a simple construction and the cooling of the light sources is optimized.
  • the light module carrier is designed as a housing part of a lamp. As a result, a particularly simple construction is achieved and the luminaire housing can be used for cooling. Even if it is usually possible to dispense with a TIM between the light module and the light module carrier, in some applications such a material between the light module and the light module carrier may also be advantageous in order to further improve the thermal transition.
  • a series of first Fixed To ⁇ supply means wherein different Fixed To ⁇ restriction means of the series have a substantially identical first fastening region.
  • the light emitting module carrier may be each formed from the same ⁇ when using different fixing means, as it is necessary, for example when used under ⁇ etzlich lighting modules and the adjustment is made by the selection of suitable attachment means.
  • the series of fasteners of different attachment means of the series have substantially the same geometry and differ in the strength of the light emitting module exercisable ⁇ cash pressing force.
  • the pressing force a lower contact force can be adapted to the intended use on arrival Otherwise unchanged geometry of light-emitting module and lighting module carrier, thus for example in lighting modules with low heat generation are ge ⁇ selected as those with a high heat development.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the invention in a perspective overall view, in a perspective detail view and a cross section
  • FIG. 2 shows a second embodiment of the invention in a perspective overall view, in a perspective detail view and a side view
  • FIG. 3 shows a third exemplary embodiment of the invention in an overall perspective view, in a perspective detail view and in a side view
  • FIG. 4 shows a fourth exemplary embodiment of the invention in a perspective overall view, in a perspective detail view and in a side view
  • FIG. 5 shows a fifth exemplary embodiment of the invention in a perspective overall view, in a perspective detail view and in a side view.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a lighting device OF INVENTION ⁇ to the invention 100 in a perspective overall view, in a perspective detail view and a cross-section.
  • a rectangular one Light module 110 is arranged on a light module carrier 120 ⁇ , wherein the light emitting module 110 LEDS 130 as Lichtquel ⁇ sources and a connector 140 for electrical contact has.
  • the light module carrier 120 is fastened with a frame-shaped first fastening element 145 on the light module carrier 110, which has two fastening regions 150, 160, which are connected by means of two bridges 170.
  • the first attachment portion 150 provides a first frame side of the Befest Trentsele- ment 145 is, and has two screw holes 180, with ⁇ means of which it is not Darge ⁇ set screws on the light emitting module carrier 110 can be screwed to here for clarity.
  • the second attachment portion 160 includes two screw holes 180, the fastener 145 is connected by means of two screws, not shown here with the light emitting module support 120 and thus the light emitting module 110 fi xed ⁇ at this point.
  • the screws and the second attachment region 160 thus forming a second fixing member 165 which is formed as part of the first fastening member 145 from ⁇ .
  • Spring arms are arranged ⁇ 190 acting on the light module 110 and urge it with a defined contact force on the light emitting module 120 to the carrier bridges 170th
  • the fastening element 145 is punched out of a spring plate, which allows a particularly simple production. Due to the large number of spring arms 190, the contact force is introduced distributed, which ensures a uniform contact force and thus a uniform heat transfer.
  • the spring arms 190 are rounded off in the region of the support on the lighting module 120, which facilitates the mounting of the lighting device 100 and also facilitates a movement of the lighting module 120. When loading driving the light module is heated in this region of the luminous ⁇ diode 130 and expands.
  • the expansion preferably takes place in the direction of the first fastening region 150. Since the spring arms 190 do not substantially hinder the light-emitting module 110 in terms of its thermal expansion, the support on the light-emitting module support 110 remains in the desired force.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of an illumination device 200 according to the invention.
  • the lamp module 220 is maintained at the light emitting module carrier 210 with ⁇ means of a first, also stamped out of spring sheet metal fastener 245th As a second fastening ⁇ supply element not shown screws in the screw holes 285, which fix the light module 220 at this point.
  • the first fastening element 245 is U-shaped and has a first fastening region 250 in the arc of the U, in which a screw hole 280 for receiving a screw, not shown here, is provided in order to fix the fastening element 245 on the light module carrier 210.
  • the limbs of the U are designed as spring arms 290 which press the light-emitting module 220 onto the light-module carrier with a predefined force in order to ensure the desired heat transfer. Again, this is fixed to the screw holes 285 while ei ⁇ ne extension in the direction of the first fixing portion 250 is possible at a heating of the light module 220th In order to minimize friction here, the spring arms are rounded in their attachment point 295.
  • the light module 220 has here still mounting holes 299, the alternative for a screw connection of the module According to the prior art can be used, ie the solution shown is suitable (as well as the other embodiments) for retrofitting existing lighting devices.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of an illumination device 300 with a light-emitting module 320 on a light-module carrier 310, in which case the first fastening element 345 is configured as a frame-shaped analogous to the first exemplary embodiment.
  • the first rich Befest Trentsbe- 350 includes analogously to the second exporting ⁇ approximately example only a central screw hole 380 for sale.
  • the second attachment portion 360 is analogous to the first embodiment is formed with screw holes 385 in which the light-emitting module is fixed 320 by means not shown here screws and thus forms a second fastening member 365.
  • the bridges 370 even when the spring arms 390 formed and have two support points 395 on each side.
  • Figure 4 shows a further, more simple exporting ⁇ approximately example of a lighting device 400, in which the light emitting module 420 similarly to the first and third execution Example on the light module carrier 410 is fixed by means not shown screws in screw holes 485 on one side and is held on the other side by means of egg ⁇ nes strip-shaped fastener 445.
  • the fastening element 445 has a first fastening area 450 on Be ⁇ with a screw hole 480, from which extend on both sides of the spring arms 490th
  • the spring arms 490 are in the edge region of the light module 420 and press this defined on the Leuchtmodul ⁇ carrier 410.
  • Figure 5 shows a variant of the second embodiment, which differs essentially only by the configuration of the light-emitting module 520, since this no longer has screw holes 299 and thus has a more compact design.
  • the fixing by means of the screw holes 585 is analogous to those in the secondmonysbei ⁇ game on the holes 285, as well as the pressure by means of the fastener 545 analogous to that in the fastening ⁇ tion element 245, namely by spring tongues 590, wherein the fastener 545 at a first Fixing region 550 is held by means of a screw in the screw ⁇ hole 580. Also the rounding of the spring arms 590 at the support points 595 is the same.
  • the two fastening elements 545 and 245 can be regarded as repre ⁇ representatives of a series of fasteners having the same geometric shape, but to adapt to different geometries on light modules 220, 520 different heights d aufwei ⁇ sen, then different high light modules 220, 520 could be acted upon with the same spring force, or equally high light modules 220, 520 with different rather spring force.
  • fasteners 245, 445 and 545 which are held with only one screw, could additionally have elements that prevent twisting when tightening, such as retaining lugs, which engage in a recess in the light module carrier 210, 410, 510.
  • the contact pressure of the spring arms 190, 290 at the ge ⁇ showed fastening elements 145, to be changed 245, a series of fasteners spring arms of different spring constants can for instance be used, or a pre-bending of the spring arms 190 in the frame, be varied 290, so that each according to appli ⁇ tion the appropriate fastener can be selected.
  • the design of the light module carrier can be carried out, for example, as a dedicated heat sink or as part of a light source. tengephases.
  • the geometry of the light modules can also differ, for example, if the side ratios deviate or even completely different shapes such as triangles or circles come into question as a basic shape.

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (100, 200, 300, 400, 500) umfassend mindestens ein Leuchtmodul (120, 220, 320, 420, 520) und mindestens einen Leuchtmodulträger (110, 210, 310, 410, 510), wobei der Leuchtmodulträger zur Wärmeabfuhr vom Leuchtmodul vorgesehen ist und mindestens ein erstes Befestigungselement (145, 245, 345, 445, 545) zur Befestigung des Leuchtmoduls auf dem Leuchtmodulträger vorgesehen ist, wobei dieses Befestigungselement derart ausgeführt ist, dass das Leuchtmodul mit einer definierten Anpresskraft derart auf den Leuchtmodulträger aufgepresst wird, dass ein definierter Wärmeübergang zwischen Leuchtmodul und Leuchtmodulträger und im Bereich des ersten Befestigungselements eine Bewegung des Leuchtmoduls, insbesondere eine thermische Ausdehnung, parallel zur Hauptebene des Leuchtmoduls ermöglicht wird.

Description

Beschreibung
LED-Modul mit einem Kühlkörper
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Beleuchtungsvorrichtung umfassend mindestens ein Leuchtmodul und mindestens einen Leuchtmodulträger, wobei der Leuchtmodulträger zur Wärme- abfuhr von dem Leuchtmodul vorgesehen ist
Stand der Technik
Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere solche, bei denen Halbleiterlichtquellen, wie beispielsweise LEDs, zur Lichterzeugung genutzt werden, sind häufig modular aufgebaut, d.h. es sind unterschiedliche Module mit unter- schiedlichen Funktionen vorgesehen. Von zentraler Bedeutung sind dabei die so genannten Leuchtmodule, d.h. die Module, die im Wesentlichen die eigentlichen Lichtquellen ragen. Diese Module sollen einfach montierbar sein, dabei aber gleichzeitig zuverlässig gehalten sein und einen gu- ten Wärmeübergang auf den darunter befindlichen Leuchtmodulträger aufweisen, um die beim Betrieb der Lichtquellen entstehende Wärme zuverlässig abführen zu können. Übli¬ cherweise werden die Leuchtmodule dazu mit dem Leuchtmo¬ dulträger verschraubt oder verklebt, so dass die mechani- sehe Kontaktierung sichergestellt ist. Nachteilig an ei¬ ner Klebeverbindung ist jedoch, dass das Modul nur noch schwer oder gar nicht mehr von dem Träger entfernt werden kann. Bei einer Schraub- oder Nietverbindung hingegen kann das Leuchtmodul zwar einfach wieder vom Träger ge- trennt werden, es wird von den Schrauben jedoch an den Schraubenlöchern so fixiert, dass es bei der Erwärmung aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnung von Module und Träger zu einer Aufwölbung des Leuchtmoduls kommen kann, so dass die thermische Verbindung zu dem Träger verschlechtert oder unterbrochen wird und das Mo- dul sich überhitzen kann. Auch kann durch die Aufwölbung eine mechanische Beschädigung des Moduls erfolgen. Um den thermischen Kontakt zwischen Leuchtmodul und Modulträger zu verbessern, wird zwischen Leuchtmodul und Leuchtmodul¬ träger häufig ein so genanntes „Thermal Interface Materi- al" (TIM) eingebracht, das insbesondere durch Ausgleich von Unebenheiten den thermischen Kontakt verbessert. Dies ist jedoch aufwändig und kann bei einer zu großen Aufwöl¬ bung des Moduls den thermischen Kontakt ebenfalls nicht mehr sicherstellen.
Darstellung der Erfindung Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine si¬ chere und zuverlässige, jedoch mit einfachen Mitteln lös¬ bare Befestigung eines Leuchtmoduls auf einem Leuchtmo¬ dulträger zu ermöglichen, wobei die Kühlung des Leuchtmoduls in allen Betriebssituationen sichergestellt werden soll.
Diese Aufgabe wird gelöst durch kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Indem mindestens ein erstes Befestigungselement zur Be¬ festigung des Leuchtmoduls auf dem Leuchtmodulträger vorgesehen ist, wobei das erste Befestigungselement derart ausgeführt ist, dass das Leuchtmodul mit einer definier- ten Anpresskraft derart auf den Leuchtmodulträger aufge- presst wird, dass ein definierter Wärmeübergang zwischen Leuchtmodul und Leuchtmodulträger ermöglicht wird, wird eine gute Wärmeabfuhr erzielt. Dadurch, dass im Bereich des ersten Befestigungselements eine Bewegung des Leucht¬ moduls, insbesondere eine thermische Ausdehnung, parallel zur Hauptebene des Leuchtmoduls ermöglicht wird, wird vermieden, dass sich der Leuchtmodulträger bei zunehmender Erhitzung verbiegt oder reißt. Ein guter Wärmeüber- gang ist insbesondere gegeben, wenn der Kontaktwiderstand an der Übergangsfläche vom Leuchtmodul zum Leuchtmodul¬ träger nicht mehr als 20.000 m2K/W, bevorzugt nicht mehr als 5.000 m2k/W beträgt. Indem die Anpresskraft so ge¬ wählt ist, dass auf die Wärmeübergangsflächen ein Druck zwischen 0,002 N/mm2 und 1,0 N/mm2, bevorzugt zwischen 0,05 N/mm2 und 0,5 N/mm2 besonders bevorzugt zwischen 0,08 N/mm2 und 0,3 N/mm2, insbesondere von annähernd 0,1 N/mm2 bis 0,2 N/mm2 ausgeübt wird, wird bei den üblichen Bedingungen eines derartigen Systems sowohl ein guter Wärmeübergang ermöglicht, als auch eine a eine gute Lös¬ barkeit der Verbindung im Falle eines Austauschs der Lichtquelle. Als Leuchtmodule sind insbesondere Leiter¬ platten oder Substrate mit darauf angeordneten Lichtquel¬ len anzusehen, wobei auch weitere Bauteile wie beispie- lesweise Anschlussvorrichtungen wie Stecker oder Lötfahnen, elektronische Schaltungen oder einzelne Bauteile vorgesehen sein können.
Indem mindestens ein zweites Befestigungselement vorgese- hen ist, welches den Leuchtmodulträger an zumindest einer Stelle im Bereich des zweiten Befestigungselements fi- xiert, wird einerseits sichergestellt, dass das Leuchtmo¬ dul sicher positioniert ist, was beispielsweise in Rela¬ tion zu optischen Mitteln wie Reflektoren oder Linsen wichtig für eine genaue Strahlführung des ausgesandten Lichts sein kann, und andererseits aufgrund der Beweg¬ lichkeit im ersten Befestigungselement keine unzulässige mechanische Beanspruchung auftritt. Es wird so eine ge¬ wisse Aufteilung der Aufgaben zwischen den Befestigungselementen erzielt, d.h. das mindesten eine erste Befesti- gungselement dient dem Aufbringen einer definierten Anpresskraft, um einen guten Wärmeübergang zum Leuchtmodulträger zu ermöglichen, während das mindestens eine zweite Befestigungselement der mechanischen Positionierung dient . Indem das zweite Befestigungselement mindestens eine Schraube und/oder mindestens ein Niet umfasst wird auf besonders einfache Weise das Leuchtmodul in seiner Posi¬ tion festgelegt, beispielsweise, indem in einer Platine des Leuchtmoduls ein Schraubenloch mit dem Durchmesser der Schraube vorgesehen ist und in dem Leuchtmodulträger ein Gewindeloch zur Aufnahme der Schraube.
Es kann ebenfalls von Vorteil sein, wenn das Leuchtmodul in einem definierten Bereich mittels einer Klebeverbindung fixiert ist. Dieser Bereich nimmt zweckmäßigerweise nur einen kleinen Teil, insbesondere weniger als 20 % der mit dem Leuchtmodulträger in Kontakt stehenden Fläche ein, beispielsweise bei einem rechteckigen Modul einen an die Schmalseite grenzenden Bereich.
Generell ist es von Vorteil, wenn das zweite Befesti- gungselement und das erste Befestigungselement mehr als 50% der Länge des Leuchtmoduls, gemessen in der Richtung zwischen den Befestigungsbereichen, voneinander beabstandet sind, da bei einem weiten Abstand der Befestigungsbe¬ reiche der Effekt der thermischen Ausdehnung des Leucht- moduls besonders groß ist.
Zweckmäßigerweise umfasst das erste Befestigungselement mindestens ein Federelement. Federelemente sind besonders geeignet, eine definierte Kraft aufzubringen und dabei dennoch Maßtoleranzen ausgleichen zu können. Damit wird sowohl ein hinreichend fester Kontakt für einen optimierten Wärmeübergang ermöglicht, als auch ein zu starkes Anpressen vermieden und die gewünschte Beweglichkeit des Leuchtmoduls gewährleistet. Auch ist ein Lösen der Ver¬ bindung einfach wieder möglich. Indem das erste Befestigungselement mindestens ein Stanz¬ teil umfasst, insbesondere als Stanzteil ausgebildet ist, ist eine einfache Fertigung möglich.
Besonders einfach ist die Fertigung, wenn das Stanzteil als gestanztes Federblech ausgebildet ist. Es ist von Vorteil, wenn das Federelement mindestens ei¬ nen ersten Befestigungsbereich zur Befestigung an dem Leuchtmodulträger und mindestens einen Federarm zum Aufbringen der Anpresskraft auf das Leuchtmodul aufweist. Dies ist ein besonders einfacher Aufbau, der sich bei- spielsweise mit Stanzteilen leicht fertigen lässt.
Indem das Federelement mindestens einen zweiten Befesti¬ gungsbereich zur Befestigung an dem Leuchtmodulträger aufweist, kann eine besonders gute Befestigung erzielt werden . Indem der zweite Befestigungsbereich als das zweite Befestigungselement ausgebildet ist oder das zweite Befes¬ tigungselement umfasst, kann mit einem einzigen Bauteil eine Fixierung des Leuchtmoduls an einer Stelle sowie ei- ne verschiebbare Befestigung an anderer Stelle erzielt werden. Dies reduziert den Montageaufwand.
Vorteilhafterweise sind der erste Befestigungsbereich und der zweite Befestigungsbereich mittels mindestens einer Brücke verbunden. Dadurch ist eine einfache Fertigung und Montage möglich.
Indem die Brücke mindestens ein Federelement umfasst und/oder als mindestens ein Federelement ausgebildet ist wird ein besonders einfacher Aufbau erzielt, bei dem die Zahl der benötigten Teile minimiert werden kann. In einer vorteilhaften Ausbildung weist die Brücke zwischen den beiden Befestigungsbereichen mindestens einen Aufsatzpunkt zur Krafteinleitung auf das Leuchtmodul auf. Dadurch kann die Krafteinleitung besonders vorteilhaft an den Bereichen des Leuchtmoduls erfolgen, wo diese benö- tigt wird.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn das erste Befesti¬ gungselement mindestens ein Fixiermittel zur Begrenzung der Bewegung des Lichtmoduls aufweist. Dadurch ist eine Bewegung innerhalb definierter Grenzen möglich, so dass beispielsweise eine hinreichend genaue Positionierung des Leuchtmoduls in Relation zu einem optischen Mittel, wie beispielsweise einem Reflektor, verwirklicht werden kann, und dennoch eine hinreichende Ausdehnung des Leuchtmoduls möglich ist, um ungewünschte Verformung oder Ablösung des Moduls vom Träger zu vermieden. Indem das Befestigungsmittel im Wesentlichen eine U- förmige Geometrie aufweist, ist eine besonders einfache Fertigung möglich. Insbesondere können dabei der Bogen das U als Befestigungsbereich für die Befestigung des Be- festigungsmittels an dem Leuchtmittelträger dienen, während die beiden Schenkel des U als Andruckelement, bei¬ spielsweise in Form eines Federelements, das Leuchtmodul auf den Leuchtmodulträger pressen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist das Be- festigungsmittel im Wesentlichen eine rahmenförmige Geo¬ metrie auf. Dies ist ein einfacher Aufbau, der insbeson¬ dere bei Befestigungsmitteln mit zwei Befestigungsberei¬ chen vorteilhaft verwendet werden kann, da diese bei¬ spielsweise an gegenüberliegenden Seiten des Rahmens an- geordnet sind, währen die Verbindung dieser Seiten mittels zweier Brücken erfolgt, zwischen denen die Lichtquellen des Leuchtmoduls angeordnet sind.
Als Lichtquellen kommen bevorzugt Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden (LED) oder organische Leuchtdi- oden (OLED) zum Einsatz. Diese bieten eine hohe Lichtausbeute und profitieren besonders von einer guten Kühlung, da sich deren Lebensdauer und Farbtreue erhöht.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn der Leuchtmodulträger als Kühlkörper ausgebildet ist, da so ein einfacher Auf- bau erzielt und die Kühlung der Lichtquellen optimiert wird .
Es kann auch von Vorteil sein, wenn der Leuchtmodulträger als Gehäuseteil einer Leuchte ausgebildet ist. Dadurch wird ein besonders einfacher Aufbau erzielt und das Leuchtengehäuse kann zur Kühlung verwendet werden. Auch wenn üblicherweise auf ein TIM zwischen Leuchtmodul und Leuchtmodulträger verzichtet werden kann, kann bei einigen Anwendungen auch ein solches Material zwischen Leuchtmodul und Leuchtmodulträger vorteilhaft sein, um den thermischen Übergang weiter zu verbessern.
Vorteilhafterweise ist eine Serie von ersten Befesti¬ gungsmitteln vorgesehen, wobei unterschiedliche Befesti¬ gungsmittel der Serie einen im Wesentlichen identischen ersten Befestigungsbereich aufweisen. Dadurch kann der Leuchtmodulträger beim Einsatz verschiedener Befestigungsmittel, wie er beispielsweise bei Verwendung unter¬ schiedlicher Leuchtmodule nötig ist, jeweils gleich aus¬ gebildet sein und die Anpassung erfolgt durch die Auswahl des geeigneten Befestigungsmittels. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn 'bei der Serie von Befestigungsmitteln unterschiedliche Befestigungsmittel der Serie im Wesentlichen die gleiche Geometrie aufweisen und sich durch die Stärke der auf das Leuchtmodul ausüb¬ baren Anpresskraft unterscheiden. Dadurch kann bei an- sonsten unveränderter Geometrie von Leuchtmodul und Leuchtmodulträger die Anpresskraft dem Einsatzzweck ange- passt werden, also beispielsweise bei Leuchtmodulen mit geringer Wärmentwicklung eine geringere Anpresskraft ge¬ wählt werden als bei solchen mit hoher Wärmeentwicklung.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Dabei können zur Über- sichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einem Querschnitt,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einer Seiten- ansieht,
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einer Seitenansicht, Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einer Seitenansicht,
Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einer Seitenansicht .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin¬ dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 100 in einer per- spektivischen Gesamtansicht, in einer perspektivischen Detailansicht sowie einem Querschnitt. Ein rechteckiges Leuchtmodul 110 ist auf einem Leuchtmodulträger 120 ange¬ ordnet, wobei das Leuchtmodul 110 LEDS 130 als Lichtquel¬ len sowie einen Anschlussstecker 140 zur elektrischen Kontaktierung aufweist. Der Leuchtmodulträger 120 ist mit einem rahmenförmigen ersten Befestigungselement 145 auf dem Leuchtmodulträger 110 befestigt, welcher zwei Befestigungsbereiche 150, 160 aufweist, die mittels zweier Brücken 170 verbunden sind. Der erste Befestigungsbereich 150 stellt eine erste Rahmenseite des Befestigungsele- ments 145 dar und weist zwei Schraublöcher 180 auf, mit¬ tels derer er mit hier der Klarheit halber nicht darge¬ stellten Schrauben auf dem Leuchtmodulträger 110 verschraubt werden kann. Auch der zweite Befestigungsbereich 160 weist zwei Schraublöcher 180 auf, durch die mittels zweier hier nicht dargestellter Schrauben das Befestigungselement 145 mit dem Leuchtmodulträger 120 verbunden und somit auch das Leuchtmodul 110 an dieser Stelle fi¬ xiert. Die Schrauben und der zweite Befestigungsbereich 160 bilden somit ein zweites Befestigungselement 165, das als Bestandteil des ersten Befestigungselements 145 aus¬ gebildet ist. An den Brücken 170 sind Federarme 190 ange¬ ordnet, die auf das Leuchtmodul 110 wirken und dieses mit definierter Anpresskraft auf den Leuchtmodulträger 120 drücken. Das Befestigungselement 145 ist aus einem Feder- blech ausgestanzt, was eine besonders einfache Fertigung erlaubt. Durch die Vielzahl von Federarmen 190 wird die Anpresskraft verteilt eingeleitet, was eine gleichmäßige Auflagekraft und damit einen gleichmäßigen Wärmeübergang gewährleistet. Die Federarme 190 sind im Bereich der Auf- läge auf dem Leuchtmodul 120 abgerundet, was die Montage der Beleuchtungsvorrichtung 100 erleichtert und zudem .eine Bewegung des Leuchtmoduls 120 erleichtert. Beim Be- trieb des Leuchtmoduls wird dieses im Bereich der Leucht¬ dioden 130 erwärmt und dehnt sich aus. Da es beim zweiten Befestigungsbereich 160 fixiert ist, erfolgt die Ausdehnung bevorzugt in Richtung des ersten Befestigungsbe- reichs 150. Da die Federarme 190 das Leuchtmodul 110 in seiner thermischen Ausdehnung nicht wesentlich behindert, bleibt die Auflage auf dem Leuchtmodulträger 110 in der gewünschten Kraft bestehen.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispieleiner er- findungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 200 gezeigt. Das Leuchtmodul 220 wird auf dem Leuchtmodulträger 210 mit¬ tels eines ersten, ebenfalls aus Federblech gestanzten Befestigungselements 245 gehalten. Als zweites Befesti¬ gungselement dienen hier nicht dargestellte Schrauben in den Schraublöchern 285, die das Leuchtmodul 220 an dieser Stelle fixieren. Das erste Befestigungselement 245 ist U- förmig ausgebildet und weist im Bogen des U einen ersten Befestigungsbereich 250 auf, in dem ein Schraubloch 280 zur Aufnahme einer hier nicht dargestellten Schraube vor- gesehen ist, um das Befestigungselement 245 auf dem Leuchtmodulträger 210 zu fixieren. Die Schenkel des U sind als Federarme 290 ausgebildet, die das Leuchtmodul 220 mit vordefinierter Kraft auf den Leuchtmodulträger pressen, um den gewünschten Wärmeübergang sicherzustel- len. Auch hier ist bei einer Erwärmung des Leuchtmoduls 220 dieses an den Schraublöchern 285 fixiert, während ei¬ ne Ausdehnung in Richtung des ersten Befestigungsbereichs 250 möglich ist. Um hier die Reibung zu minimieren, sind die Federarme in ihrem Aufsatzpunkt 295 abgerundet. Das Leuchtmodul 220 weist hier noch Befestigungslöcher 299 auf, die alternativ für eine Verschraubung des Moduls nach dem Stand der Technik genutzt werden können, d.h. die gezeigte Lösung eignet sich (wie auch die anderen Ausführungsbeispiele) auch zur Nachrüstung für vorhandene Beleuchtungsvorrichtungen . Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung 300 mit einem Leuchtmodul 320 auf einem Leuchtmodulträger 310, wobei hier das erste Befestigungselement 345 analog zum ersten Ausführungsbeispiel rahmenförmig ausgebildet ist. Der erste Befestigungsbe- reich 350 weist allerdings analog zum zweiten Ausfüh¬ rungsbeispiel nur ein zentrales Schraubloch 380 auf. Der zweite Befestigungsbereich 360 ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet mit Schraublöchern 385 in denen mittels hier nicht dargestellten Schrauben das Leuchtmodul 320 fixiert wird und bildet damit ein zweites Befestigungselement 365. Im Unterschied zu den vorherge¬ henden Ausführungsbeispielen sind hier die Brücken 370 selbst als Federarme 390 ausgebildet und weisen je Seite zwei Auflagepunkte 395 auf. Vorteilhaft bei dieser Kon- struktion gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel ist die einfachere Herstellung, da weniger Federarme benötigt werden und diese Bestandteil der Brücken 370 sind und ge¬ genüber dem zweiten Ausführungsbeispiel, dass eine besser verteilte Krafteinleitung erfolgt und diese auch durch die Rahmenbauweise zuverlässiger erfolgen kann als bei einer U-förmigen Bausweise.
Figur 4 zeigt ein weiters, besonders einfaches Ausfüh¬ rungsbeispiel einer Beleuchtungsvorrichtung 400, bei der das Leuchtmodul 420 analog zum ersten und dritten Ausfüh- rungsbeispiel auf dem Leuchtmodulträger 410 mittels hier nicht dargestellter Schrauben in Schraublöchern 485 einseitig fixiert ist und auf der anderen Seite mittels ei¬ nes streifenförmigen Befestigungselements 445 gehalten wird. Das Befestigungselement 445 weist einen ersten Be¬ festigungsbereich 450 mit einem Schraubloch 480 auf, von dem sich zu beiden Seiten Federarme 490 erstrecken. Die Federarme 490 liegen im Randbereich des Leuchtmoduls 420 auf und drücken dieses so definiert auf den Leuchtmodul¬ träger 410. Um zusätzlich eine mechanische Fixierung zu bieten, sind in den Federarmen 490 Haltedome 498 einge¬ prägt, die eine zu weitgehende Verschiebung des Leuchtmo¬ duls 420 durch eingriff in die Schraublöcher 499 eingreifen. Diese Schraublöcher 499 können, analog zum Modul im zweiten Ausführungsbeispiel, bereits in Modulen nach dem Stand der Technik vorhanden sein, es ist aber auch möglich, dass Module gezielt für diesen Verwendungszweck mit derartigen Löchern versehen werden.
Figur 5 zeigt eine Variante der zweiten Ausführungsform, die sich im Wesentlichen nur durch die Ausgestaltung des Leuchtmoduls 520 unterscheidet, da dieses nun keine Schraublöcher 299 mehr aufweist und dadurch kompakter aufgebaut ist. Die Fixierung mittels der Schraublöcher 585 erfolgt analog zu denen im zweiten Ausführungsbei¬ spiel über die Löcher 285, ebenso wie der Andruck mittels des Befestigungselements 545 analog zu dem beim Befesti¬ gungselement 245 erfolgt, nämlich durch Federzungen 590, wobei das Befestigungselement 545 an einem ersten Befes- tigungsbereich 550 mittels einer Schraube in dem Schraub¬ loch 580 gehalten wird. Auch die Ausrundung der Federarme 590 an den Auflagepunkten 595 ist gleich ausgeführt. Die beiden Befestigungselement 545 und 245 können als Reprä¬ sentanten einer Serie von Befestigungselemente angesehen werden, die die gleiche geometrische Grundform besitzen, aber zu Anpassung an unterschiedliche Geometrien on Leuchtmodulen 220, 520 unterschiedliche Höhen d aufwei¬ sen, so dann unterschiedlich hohe Leuchtmodule 220, 520 mit gleicher Federkraft beaufschlagt werden könne, oder aber gleich hohe Leuchtmodule 220 ,520 mit unterschiedli- eher Federkraft.
Insbesondere die Befestigungselemente 245, 445 und 545, die mit nur einer Schraube gehalten werden, könne zusätzlich noch Elemente aufweisen, die ein Verdrehen beim Festschrauben verhindern , wie beispielsweise Haltenasen, die in eine Vertiefung im Leuchtmodulträger 210, 410, 510 eingreifen .
Soll der Anpressdruck der Federarme 190, 290 bei den ge¬ zeigten Befestigungselementen 145, 245 verändert werden, können beispielsweise im Rahmen einer Serie von Befesti- gungselementen Federarme unterschiedlicher Federkonstanten verwendet werden oder aber eine Vorbiegung der Federarme 190, 290 variiert werden, so dass je nach Anwen¬ dungszweck das passende Befestigungselement ausgewählt werden kann. Selbstverständlich erschließen sich dem Fachmann noch weitere Varianten der Erfindung, beispielsweise durch eine Kombination von Elementen der Ausführungsbeispiele, die hier nicht gezeigte werden konnten. Die Ausführung des Leuchtmodulträgers kann beispielsweise als dedizier- ter Kühlkörper erfolgen oder aber als Teil eines Leuch- tengehäuses. Für den Aufbau des Leuchtmoduls und die dort verwendeten Lichtquellen sind dem Fachmann ebenfalls eine Vielzahl von Möglichkeiten wie die Verwendung von Kunststoff- oder Metallkernplatinen oder von verschiedensten LEDs bekannt. Auch die Geometrie der Leuchtmodule kann sich unterscheiden, indem beispielsweise die Seiten- verhältnise abweichen oder auch gänzlich andere Formen wie Dreiecke oder Kreise als Grundform in Frage kommen.

Claims

Ansprüche
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) umfas¬ send mindestens ein Leuchtmodul (120,220,320,420,520) und mindestens einen Leuchtmodulträger
(110,210,310,410,510), wobei der Leuchtmodulträger (110, 210, 310, 410, 510) zur Wärmeabfuhr von dem Leuchtmodul vorgesehen ist und mindestens ein erstes Befes¬ tigungselement zur Befestigung des Leuchtmoduls (120,220,320,420,520) auf dem Leuchtmodulträger (110,210,310,410,510) vorgesehen ist, wobei das erste Befestigungselement derart ausgeführt ist, dass das Leuchtmodul (120,220,320,420,520) mit einer definier¬ ten Anpresskraft derart auf den Leuchtmodulträger (110,210,310,410,510) aufgepresst wird, dass ein de¬ finierter Wärmeübergang zwischen Leuchtmodul (120,220,320,420,520) und Leuchtmodulträger
(110,210,310,410,510) und im Bereich des ersten Be¬ festigungselements (145,245,345,445,545) eine Bewe¬ gung des Leuchtmoduls (120,220,320,420,520), insbe¬ sondere eine thermische Ausdehnung, parallel zur Hauptebene des Leuchtmoduls (120,220,320,420,520) er¬ möglicht wird.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach Anspruch 1, wobei mindestens ein zweites Befesti¬ gungselement vorgesehen ist, welches den Leuchtmodul¬ träger (110,210,310,410,510) an zumindest einer Stel¬ le im Bereich des zweiten Befestigungselements (165,365) fixiert.
3. Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Befestigungsele- ment (165,365) mindestens eine Schraube und/oder min- destens ein Niet umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Befesti¬ gungselement (145,245,345,445,545) mindestens ein Fe¬ derelement umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste Befesti¬ gungselement (145,245,345,445,545) mindestens ein Stanzteil umfasst, insbesondere als Stanzteil ausge¬ bildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Stanzteil als gestanztes Federblech ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Federelement mindestens einen ersten Befestigungsbereich
(150,250,350,450,550) zur Befestigung an dem Leucht¬ modulträger (110,210,310,410,510) und mindestens ei¬ nen Federarm (190,290,390,490,590) zum Aufbringen der Anpresskraft auf das Leuchtmodul
(120,220,320,420,520) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Federelement mindestens einen zweiten Befestigungsbereich (165,365) zur Befestigung an dem Leuchtmodulträger (110, 210, 310, 410, 510) aufweist .
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der zweite Befes¬ tigungsbereich (165,365) als das zweite Befestigungs¬ element (165,365) ausgebildet ist oder das zweite Be¬ festigungselement (165,365) umfasst.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der erste Befesti¬ gungsbereich (150,350) und der zweite Befestigungsbe¬ reich (160,360) mittels mindestens einer Brücke (170, 370) verbunden sind.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Brücke (170,370) mindestens ein Federelement (190,390) um¬ fasst und/oder als mindestens ein Federelement (190,390) ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Brücke (170, 370) zwischen den beiden Befestigungsbereichen mindestens einen Aufsatzpunkt zur Krafteinleitung auf das Leuchtmodul (120,220,320,420,520) aufweist.
13. Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das erste Befes¬ tigungselement (498) mindestens ein Fixiermittel zur Begrenzung der Bewegung des Leuchtmoduls (120,220,320,420,520) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Befestigungs¬ mittel (245,545) im Wesentlichen eine U-förmige Geo¬ metrie aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (100,200,300,400,500) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das Befestigungs¬ mittel (145,345) im Wesentlichen eine rahmenförmige Geometrie aufweist.
Serie von ersten Befestigungsmitteln
(145,245,345,445,545) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei unterschiedliche Befestigungsmittel der Se¬ rie einen im Wesentlichen identischen ersten Befestigungsbereich aufweisen.
Serie nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei unter¬ schiedliche Befestigungsmittel (145,245,345,445,545) der Serie im Wesentlichen die gleiche Geometrie auf¬ weisen und sich durch die Stärke der auf das Leucht¬ modul (120,220,320,420,520) ausübbaren Anpresskraft unterscheiden .
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