WO2015049212A1 - Trägermodul für leuchtmittel - Google Patents

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    • 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
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a carrier module for lighting means with a light source and a power supply module for the light source and a thermally coupled to the power supply module heat sink.
  • the carrier module according to the invention enables a cost and time favorable replacement of conventional bulbs with a standardized lamp cap against e.g. energetically and / or economically improved light sources, such as preferably high brightness light emitting diodes (LEDs), the power range above 10 watts being a preferred field of application of the invention.
  • a preferred field of application of the invention are street lamps and similar lighting means.
  • Luminance, luminous flux and light output of LED are linked to the size of the forward current. As a result of the resulting temperatures, this significantly influences the function and service life of the semiconductor barrier layer and thus of the LED. If one were to consider all the relevant thermal resistances, which are the sum of the individual thermal resistances of the materials and transitions in the case of the LED, then the optimum thermal design would be extremely complex. Approximately 20 to 30% of the LED power is converted directly to light, the remaining power has to be dissipated as heat loss during operation of the LED from the components in the system and released to the environment (air). This is particularly easy due to an artificial surface enlargement of the LED mounting contact zone.
  • light emitting diodes can be insulated via the luminaire housing, the printed circuit board and by means of additional heatsinks mounted separately on the printed circuit board or separately.
  • additional heatsinks mounted separately on the printed circuit board or separately.
  • cooling by means of heat sinks is essential (source: http://www.elektronikpraxis.vogel.de/waermemanagement/articles/110354/).
  • the electrical connection is regularly made by special sockets, which receive the base or pins of the bulb and allow a tool-free change of the bulb.
  • Thread, bayonet and socket are generally known.
  • socket design between bulbs of different technologies, so that a replacement or replacement, for example, incandescent lamps with threaded socket by light sources with LED both because of different electrical connection designs and in terms of the required adjustment to existing supply voltages and the fulfillment of thermal conditions and related spatial requirements requires a lot of effort.
  • the object of the invention is to provide a device for a cost and time-saving replacement of bulbs with a standardized lamp cap against light sources such as preferably light-emitting diodes (LED).
  • LED light-emitting diodes
  • the object is achieved in the form of a carrier module for a lamp according to claim 1.
  • the luminous means comprises a light source, preferably designed as an LED lamp, with an associated power supply module, which is thermally coupled to a heat sink.
  • the carrier module according to the invention receiving the light source with the power supply module and the heat sink consists of a carrier ring, a neck connected to the carrier ring and a lamp base-like end piece forming the distal end of the neck.
  • a light source socket is mechanically connected to the carrier ring and the power supply module is electrically connected to connecting means connectable to an external lead.
  • the carrier module according to the invention is connected to an existing lamp socket. This allows conventional lamps with standard lamp base can be replaced by energetically and economically cheaper lamps without the entire lamp must be replaced.
  • the replacement of the lamps, including the conversion of the electrical connection represents a simple and cost-effective alternative to the replacement of the entire lamp.
  • the support ring and the neck are connected to each other via a hinge, whereby the support ring and thus the light source are pivotable.
  • the hinge can be arranged both directly on the support ring and at any suitable position between this and the lamp base-like thread.
  • the pivoting of the light source serves the simple and always changeable orientation of the light cone according to the desired lighting behavior.
  • the lamp base-like end piece about the common axis is rotatable and detachable For example, positively and / or positively connected to the neck.
  • Both the light source socket and the heat sink may be firmly connected to the carrier ring or formed as integral components of the carrier ring.
  • the invention encompasses all possible combinations of detachable or non-detachable connections and integral embodiments of carrier ring, light source holder and heat sink.
  • the invention is particularly for conversion conventional light sources suitable for the use of LED lighting.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a carrier module according to the invention with inserted illuminant
  • Fig. 2 is a perspective view of the carrier
  • Fig. 3 is a joint-neck part
  • Fig. 4 is a threaded part with lamp Sockelartigem thread.
  • the inventive carrier module 6 comprises a light source 1, which is accommodated with an associated power supply module in a carrier module 6 shown individually in FIG.
  • the support module 6 consists of a support ring 7, to which a neck 12 is pivotally attached via a joint 12, and a light source socket 71, which locks the light source 1 to the power supply module.
  • the distal end 11B of the neck 11 is inserted in a tubular extension 11A of a threaded piece 5.
  • a heat sink 3 is arranged, which is thermally coupled to the power supply module.
  • the thermal coupling is effected by a contact region of the heat sink 3 is attached to a contact surface of the power supply module, wherein preferably the thermal contact resistance is minimized by an adhesive known in the art.
  • the light source holder 71 may be detachably or non-detachably connected to the carrier ring 7.
  • a releasable connection can be realized in the form of a screw, bayonet, spring or any other suitable connection known to those skilled in the art.
  • the light source socket 71 can be permanently bonded to the carrier ring 7, for instance glued, connected or formed as an integral part of the carrier ring 7.
  • the support ring 7 may advantageously be formed as a heat sink 3 or have a heat sink 3 as an integral part.
  • the hinge 12 is designed as a lockable or self-locking hinge joint and consists of a first portion 12 A, which is connected to the support ring 7, and a second portion 12 B, which is connected to the neck 11.
  • the joint-neck part of FIG. 3 is designed as an injection molded part. It comprises the second hinge portion 12B of the hinge 12 which is pivotally connected to the first hinge portion 12A, and a pin-shaped portion 11B of the neck 11, while Fig. 4 shows a threaded portion as an injection-molded part with lamp-socket-like thread 5 and a sleeve-shaped portion 11A of the neck 11 ,
  • the sleeve-shaped portion 11A and the pin-shaped portion 11B form the neck 11 as a positive and / or non-positive connector, so that the second hinge portion 12B can be rotated relative to the lamp base-like thread 5 about the common axis.
  • first and second hinge portions 12A and 12B are exemplary and may, of course, also be reversed, so that the first fork-shaped hinge portion 12A is associated with the pin-shaped portion 11B of the neck 11 in an injection molded part and the second hinge portion 12B together with the Carrier ring 7 forms an injection molded part.
  • the lamp-barrel-like thread 5 may be disposed on the pin-shaped portion 11B of the neck 11, while the sleeve-shaped portion 11A is formed on the hinge portion.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Trägermodul (6) für Leuchtmittel mit einer Lichtquelle (1) und einem Stromversorgungsmodul für die Lichtquelle (1) und einem mit dem Stromversorgungsmodul thermisch gekoppelten Kühlkörper (3). Der erfindungsgemäße Trägermodul (6) ermöglicht einen kosten- und zeitgünstigen Austausch herkömmlicher Leuchtmittel mit genormtem Lampensockel gegen z.B. energetisch und/oder wirtschaftlich verbesserte Lichtquellen wie vorzugsweise Licht emittierende Dioden (LED) hoher Leuchtkraft, wobei der Leistungsbereich über 10 Watt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung darstellt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für einen kosten- und zeitgünstigen Austausch von Leuchtmitteln mit genormtem Lampensockel gegen Lichtquellen wie vorzugsweise Licht emittierende Dioden (LED) zu schaffen. Das die Lichtquelle mit Stromversorgungsmodul und den Kühlkörper aufnehmende erfindungsgemäße Trägermodul (6) besteht aus einem Trägerring (7), einem mit dem Trägerring (7) verbundenen Hals (11) und einem das distale Ende des Halses bildenden lampensockelartigen Endstück (5). Eine Lichtquellenfassung (71) ist mechanisch mit dem Trägerring (7) und das Stromversorgungsmodul ist elektrisch mit an eine äußere Zuleitung anschließbaren Anschlussmitteln verbunden.

Description

Trägermodul für Leuchtmittel
Die Erfindung betrifft einen Trägermodul für Leuchtmittel mit einer Lichtquelle und einem Stromversorgungsmodul für die Lichtquelle und einem mit dem Stromversorgungsmodul thermisch gekoppelten Kühlkörper. Der erfindungsgemäße Trägermodul ermöglicht einen kosten- und zeitgünstigen Austausch herkömmlicher Leuchtmittel mit genormtem Lampensockel gegen z.B. energetisch und/oder wirtschaftlich verbesserte Lichtquellen wie vorzugsweise Licht emittierende Dioden (LED) hoher Leuchtkraft, wobei der Leistungsbereich über 10 Watt ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung darstellt. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung sind Straßenlampen und ähnliche Beleuchtungsmittel.
Leuchtdichte, Lichtstrom und Lichtleistung von LED sind mit der Größe des Vorwärtsstromes verknüpft. Dieser beeinflusst durch die entstehenden Temperaturen maßgeblich Funktion und Lebensdauer der Halbleitersperrschicht und damit der LED. Würde man alle relevanten Wärmewiderstände, die bei der LED die Summe der einzelnen Wärmewiderstände der Materialien und Übergänge sind, berücksichtigen, wäre die wärmetechnisch optimale Auslegung äußerst komplex. Es wird ca. 20 bis 30% der LED-Leistung direkt in Licht konvertiert, die restliche Leistung muss als Verlustwärme beim Betrieb der LED von den Komponenten im System abgeleitet und an die Umgebung (Luft) abgegeben werden. Das geschieht besonders einfach durch eine künstliche Oberflächenvergrößerung der LED-Montagekontaktzone. Im Wesentlichen lassen sich Leuchtdioden über das Leuchtengehäuse, die Leiterkarte und mittels zusätzlichem auf der Leiterkarte oder separat montiertem Kühlkörper entwärmen. Für hohe Leistungsbereiche ist allerdings die Entwärmung mittels Kühlkörper unerlässlich (Quelle: http://www.elektronikpraxis.vogel.de/waermemanagement/articles/110354/).
Der elektrische Anschluss wird regelmäßig durch spezielle Fassungen hergestellt, die den Sockel oder Anschlussstifte des Leuchtmittels aufnehmen und einen werkzeuglosen Wechsel des Leuchtmittels ermöglichen. Allgemein bekannt sind Gewinde-, Bajonett- und Stecksockel. Allerdings bestehen weitgehend Unterschiede in der Sockelgestaltung zwischen Leuchtmitteln verschiedener Technologien, so dass ein Ersatz oder Austausch beispielsweise von Glühlampen mit Gewindesockel durch Leuchtmittel mit LED sowohl wegen unterschiedlicher elektrischer Anschlussgestaltungen als auch hinsichtlich der erforderlichen Anpassung an vorhandene Versorgungsspannungen sowie die Erfüllung thermischer Bedingungen und damit einher gehender räumlicher Anforderungen einen hohen Aufwand erfordert.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung für einen kosten- und zeitgünstigen Austausch von Leuchtmitteln mit genormtem Lampensockel gegen Lichtquellen wie vorzugsweise Licht emittierende Dioden (LED) zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß in Form eines Trägermoduls für ein Leuchtmittel gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das Leuchtmittel umfasst eine vorzugsweise als LED-Lampe ausgebildete Lichtquelle mit einem zugehörigen Stromversorgungsmodul, das mit einem Kühlkörper thermisch gekoppelt ist. Das die Lichtquelle mit Stromversorgungsmodul und den Kühlkörper aufnehmende erfindungsgemäße Trägermodul besteht aus einem Trägerring, einem mit dem Trägerring verbundenen Hals und einem das distale Ende des Halses bildenden lampensockelartigen Endstück. Eine Lichtquellenfassung ist mechanisch mit dem Trägerring und das Stromversorgungsmodul ist elektrisch mit an eine äußere Zuleitung anschließbaren Anschlussmitteln verbunden. Mittels des lampensockelartigen Endstücks wird das erfindungsgemäße Trägermodul mit einer vorhandenen Lampenfassung verbunden. Dadurch können herkömmliche Lampen mit genormtem Lampensockel durch energetisch und wirtschaftlich günstigere Lampen ersetzt werden, ohne dass die gesamte Leuchte ausgetauscht werden muss. Der Austausch der Lampen einschließlich der Umrüstung des elektrischen Anschlusses stellt gegenüber dem Austausch der gesamten Leuchte eine einfache und kostengünstige Alternative dar.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So sind vorteilhaft der Trägerring und der Hals über ein Gelenk miteinander verbunden, wodurch der Trägerring und damit die Lichtquelle schwenkbar werden. Das Gelenk kann sowohl unmittelbar am Trägerring als auch an jeder geeigneten Position zwischen diesem und dem lampensockelartigen Gewinde angeordnet sein. Die Verschwenkung der Lichtquelle dient der einfachen und jederzeit änderbaren Ausrichtung des Lichtkegels entsprechend dem gewünschten Leuchtverhalten. Der elektrische Anschluss des Stromversorgungsmoduls erfolgt über das lampensockelartige Endstück und das Trägermodul, das mit Leiterzügen versehen ist, oder über in der Lichtquellenfassung und dem Trägerring angeordnete lösbare Kontaktmittel. Um einerseits den Trägerring und damit die Lichtquelle um die Halsachse schwenkbar zu gestalten und andererseits das Einsetzen des Trägermoduls in die vorhandene Lampenfassung zu vereinfachen, insbesondere von gegebenen räumlichen Verhältnissen weitgehend unbeeinflusst vornehmen zu können, ist das lampensockelartige Endstück um die gemeinsame Achse dreh- und lösbar beispielsweise kraft- und/oder formschlüssig mit dem Hals verbunden. Sowohl die Lichtquellenfassung als auch der Kühlkörper können mit dem Trägerring fest verbunden oder als integrale Bestandteile des Trägerrings ausgebildet sein. Von der Erfindung umfasst sind sämtliche möglichen Kombinationen lösbarer oder unlösbarer Verbindungen und integraler Ausbildungen von Trägerring, Lichtquellenfassung und Kühlkörper. Aufgrund der Möglichkeit, die Stromversorgung entweder von einer vorhandenen, Spannung führenden Lampenfassung über einen das lampensockelartige Gewinde bildenden funktionellen Lampensockel oder von einer Spannung führenden Klemmstelle über eine Leitung und in der Lichtquellenfassung und dem Trägerring angeordnete lösbare Kontaktmittel zu realisieren, ist die Erfindung besonders für Umstellungen herkömmlicher Lichtquellen auf die Verwendung von LED-Beleuchtung geeignet.
Im Folgenden wird die Erfindung in Form eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Trägermoduls mit eingesetztem Leuchtmittel;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Trägers;
Fig. 3 ein Gelenk-Hals-Teil und
Fig. 4 ein Gewindeteil mit lampensockelartigem Gewinde.
Das erfindungsgemäße Trägermodul 6 gemäß Fig. 1 umfasst eine Lichtquelle 1, die mit einem zugehörigen Stromversorgungsmodul in einem in Fig. 2 einzeln gezeigten Trägermodul 6 aufgenommen ist. Das Trägermodul 6 besteht aus einem Trägerring 7, an dem über ein Gelenk 12 ein Hals 11 schwenkbar befestigt ist, und einer Lichtquellenfassung 71, welche die Lichtquelle 1 mit dem Stromversorgungsmodul arretiert. Das distale Ende 11B des Halses 11 steckt in einem rohrförmigen Ansatz 11A eines Gewindestücks 5. Auf der der Lichtquelle 1 abgewandten Seite des Trägerrings 7 ist ein Kühlkörper 3 angeordnet, der thermisch mit dem Stromversorgungsmodul gekoppelt ist. Die thermische Kopplung erfolgt, indem ein Kontaktbereich des Kühlkörpers 3 an einer Kontaktfläche des Stromversorgungsmoduls angelagert ist, wobei vorzugsweise der thermische Übergangswiderstand durch ein dem Fachmann bekanntes Klebemittel minimiert wird. Die Lichtquellenfassung 71 kann mit dem Trägerring 7 lösbar oder unlösbar verbunden sein. Eine lösbare Verbindung kann in Form einer dem Fachmann bekannten Schraub-, Bajonett-, Feder- oder jeder anderen geeigneten Verbindung realisiert sein. Die Lichtquellenfassung 71 kann andererseits unlösbar mit dem Trägerring 7, etwa verklebt, verbunden oder als integraler Bestandteil des Trägerrings 7 ausgebildet sein. Der Trägerring 7 kann vorteilhaft als Kühlkörper 3 ausgeformt sein oder einen Kühlkörper 3 als integralen Bestandteil aufweisen.
Fig. 2 zeigt das Trägermodul 6, so dass insbesondere die Ausbildung des Gelenks 12, über das der Hals 11 und damit das an seinem distalen Ende angeordnete Gewindestück 5 mit dem Trägerring 7 des Trägermoduls 6 schwenkbar verbunden ist, deutlich werden. Das Gelenk 12 ist als feststellbares oder selbstklemmendes Scharniergelenk ausgeführt und besteht aus einem ersten Bereich 12A, der mit dem Trägerring 7 verbunden ist, und einem zweiten Bereich 12B, der mit dem Hals 11 verbunden ist.
Das Gelenk-Hals-Teil gemäß Fig. 3 ist als Spritzgussteil ausgeführt. Es umfasst den zweiten Scharnierbereich 12B des Gelenks 12, der schwenkbar mit dem ersten Scharnierbereich 12A verbunden wird, und einen zapfenförmigen Bereich 11B des Halses 11, während Fig. 4 ein Gewindeteil als Spritzgussteil mit lampensockelartigem Gewinde 5 und einem hülsenförmigen Bereich 11A des Halses 11 zeigt. Der hülsenförmige Bereich 11A und der zapfenförmige Bereich 11B bilden den Hals 11 als eine form- und/oder kraftschlüssige Steckverbindung aus, so dass der zweite Scharnierbereich 12B gegenüber dem lampensockelartigen Gewinde 5 um die gemeinsame Achse verdreht werden kann. Die Ausbildung des ersten und des zweiten Scharnierbereichs 12A und 12B ist beispielhaft und kann selbstverständlich ebenso vertauscht ausgebildet sein, so dass der erste gabelförmige Scharnierbereich 12A mit dem zapfenförmigen Bereich 11 B des Halses 11 in einem Spritzgussteil vereinigt ist und der zweite Scharnierbereich 12B zusammen mit dem Trägerring 7 ein Spritzgussteil bildet. In gleicher Weise kann das lampensockelartige Gewinde 5 am zapfenförmigen Bereich 11B des Halses 11 angeordnet sein, während der hülsenförmige Bereich 11A am Scharnierbereich angeformt ist.

Claims (7)

  1. Trägermodul für Leuchtmittel mit einer vorzugsweise als LED-Lampe ausgebildeten Lichtquelle (1), einem zugehörigen Stromversorgungsmodul und einem thermisch angekoppelten Kühlkörper (3), dadurch gekennzeichnet, dass ein die Lichtquelle (1) mit Stromversorgungsmodul und den Kühlkörper (3) aufnehmendes Trägermodul (6) vorgesehen ist, das aus einem Trägerring (7), einem mit dem Trägerring (7) verbundenen Hals (11) und einem das distale Ende des Halses (11) bildenden lampensockelartigen Endstück (5) besteht und eine Lichtquellenfassung (71) mechanisch mit dem Trägerring (7) verbunden ist, und das Stromversorgungsmodul elektrisch mit an eine äußere Zuleitung anschließbaren Anschlussmitteln verbunden ist.
  2. Trägermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerring (7) und der Hals (11) über ein Gelenk (12) miteinander verbunden sind.
  3. Trägermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss des Stromversorgungsmoduls über das lampensockelartige Endstück (5) und das Trägermodul (6), das mit Leiterzügen versehen ist, erfolgt.
  4. Trägermodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das lampensockelartige Endstück (5) lösbar mit dem Hals (11) verbunden ist.
  5. Trägermodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss des Stromversorgungsmoduls über in der Lichtquellenfassung (71) und dem Trägerring (7) angeordnete lösbare Kontaktmittel erfolgt.
  6. Trägermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellenfassung (71) mit dem Trägerring (7) lösbar verbunden ist.
  7. Trägermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) in den Trägerring (7) integriert ist.
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