HONOLD, Jürgen (Kurfürstenstraße 29, Köln, 50678, DE)
HARKAM, Norbert (Burgunderring 18, Undenheim, 55278, DE)
HONOLD, Jürgen (Kurfürstenstraße 29, Köln, 50678, DE)
| Claims [1] LED-Leuchte (1) zumindest umfassend einen Lampensockel (2), zumindest einen Kühlkörper (3) sowie mehrere LED-Leuchteinheiten (4), dadurch gekennzeichnet, dass -der vom Lampensockel (2) ausgehende zumindest eine Kühlkörper (3) selbst die räumliche Kontur der LED-Leuchte (1) bildet, -wobei über den oder die Kühlkörper (3) verteilt mehrere LED-Leuchteinheiten (4) in Aufnahmen (9) im Kühlkörper (3) angeordnet sind, die in ihren unterschiedlichen Ab strahl winkeln dem Verlauf der Kontur des oder der Kühlkörper (3) folgen, -wodurch eine Vielzahl von Lichtab Strahlungen unterschiedlicher Abstrahlwinkel um den oder die Kühlkörper (3) der LED-Leuchte (1) verteilt erfolgen, -wobei den Leuchteinheiten (4) Streulinsen (5) zur gleichmäßigen Lichtverteilung vorangesetzt sind. [2] LED-Leuchte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich durch den Kühlkörper (3) ergebende Kontur der LED-Leuchte (1) an bekannten Formgebungen von Glühbirnen angepasst ist. [3] LED-Leuchte (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) als ein Körper ausgebildet oder aus mehre ren einzelnen Kühlkörpern (3) zusammengesetzt ist, die in ihrer Ausrichtung um ein gemeinsames Zentrum die Kontur der LED-Leuchte (1) bilden. [4] LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -der Kühlkörper (3) in etwa kolbenförmig ausgebildet ist, -wobei die Leuchteinheiten (4) in zumindest zwei parallelen horizontalen Reihen konzentrisch und gleichmäßig um den Umfang des Kühlkörpers (3) verteilt und an dessen Kontur ausgerichtet angeordnet sind, -sodass sich aufgrund des kolbenförmigen Kühlkörpers (3) für diese Reihenanordnungen unterschiedliche Ab strahl winkel in der vertikalen Ebene ergeben. [5] LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -von der Lampenfassung (2) ausgehend ein Fortsatz (11) in das Zentrum des Kühlkörpers (3) führt und einen LED-Treiber (10) als Vorschaltelektronik trägt, -wobei die Strahlungsachsen (13) der um den Kühlkörper (3) verteilten Leuchteinheiten (4) ihren gemeinsamen Abstrahlmittelpunkt im Zentrum des in etwa kolbenförmigen Kühlkörpers (3) aufweisen. LED- Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -der Kühlkörper (3) zumindest elf Leuchteinheiten (4) über seinen Umfang verteilt aufnimmt, -die in zwei parallel zueinander angeordneten horizontalen Reihen von je 5 Leuchteinheiten (4) und einer an der Spitze der LED- Leuchte (1) angeordneten Leuchteinheit (4) bestehen. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass -die in den Kühlkörper (3) eingesetzten Leuchteinheiten (4) aus etwa trichterförmigen Aussenmänteln (7) gebildet werden, -in die ein LED_leuchtmittel (12) auf einer Trägerplatine (15) eingesetzt ist und vor die abschließend eine Streulinse bzw. Diffusorkappe (5) vorgesetzt ist, wobei diese Leuchteinheiten (4) in die formschlüssigen Aufnahmen (9) im Kühlkörper (3) eingesetzt und dort befestigt sind. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Kühlkörper (3) eingesetzten Leuchteinheiten (4) austauschbar in die formschlüssigen Aufnahmen (9) im Kühlkörper (3) eingesetzt und dort lösbar befestigt sind. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Leuchteinheit (4) vorangesetzte Steulinse bzw. Diffusorkappe (5) aus einem Kunststoffacrylat gefertigt ist, in welches Diffusorperlen eingearbeitet sind zur gleichmäßigen Streuung des abgestrahlten Lichts. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) aus in etwa parallel zueinander vertikal verlaufenden Lamellen (8) gebildet wird, wobei der Kühlkörper (4) selbst aus gut wärmeleitfähigem Material besteht. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) aus mehreren separaten Kühlkörpern (3) zusammengesetzt ist, die an dem von der Lampenfassung (2) ausgehenden Fortsatz (11) befestigt sind, wobei jeder Kühlkörper eine LED-Leuchteinheit (4) aufnimmt. LED-Leuchte (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Kühlkörper (3) trichterförmig ausgebildet sind, wobei deren Mantel außenseitig umlaufende parallele Kühlrippen aufweist, wodurch zwischen den Kühlkör- pern (3) luftdurchströmte Kanäle verlaufen. LED-Leuchte (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) als Abschirmelement gegen elektromagnetische Abstrahlung im Bereich des im Zentrum des Kühlkörpers (3) angeordneten LED-Treibers (10) wirkt. |
LED-Leuchte als Glühbirnensubstitut
[1] Die Erfindung betrifft eine LED-Leuchte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
[2] Leuchtdioden (LEDs) weisen im Vergleich zu bekannten Lichtquellen deutliche
Vorzüge auf. Diese sind unter anderem eine höhere Lebensdauer und Zuverlässigkeit, insbesondere aber ein deutlich geringerer Energieverbrauch, wodurch die Effizienz dieser Lichtquellen gegenüber den herkömmlichen Lichtquellen erhöht ist. Allerdings ist bislang der Einsatz von Leuchtdioden auf bestimmte Anwendungsbereiche, beispielsweise in der Signaltechnik, beschränkt und hat noch nicht herkömmliche Leuchtmittel im häuslichen Bereich verdrängen können.
[3] DieHauptproblematik hierbei ist, dass Leuchtdioden nicht stark thermisch belastbar sind. Die LEDs zeigen hierbei eine Abhängigkeit von der Betriebstemperatur zum Lichtstrom sowie der Lebensdauer, wodurch in der Regel bei einer
Temperaturerhöhung um etwa 50 Grad Celsius (ausgehend von einem Wert von 25 Grad Celsius) die Strahlungsleistung der LEDs um etwa 15 Prozent abnimmt und die Lebensdauer auf weniger als die Hälfte absinkt.
[4] Es ist daherbei der Ausgestaltung von LED-Leuchten darauf zu achten, dass eine kältere Umgebung die Effizienz und die Lebensdauer der LEDs verbessert. Der Wärmehaushalt eines LED-Leuchtmittels ist daher ein zentraler Entwicklungsfaktor, wobei insbesondere darauf zu achten ist, die Wärme kontrolliert von dem LED- Leuchteinheit abzuführen, um Wärmestaus zu vermeiden.
[5] Neben diesen Bemühungen um die kontrollierte Wärmeabfuhr der LED-
Leuchtmittel sind elektronische Komponenten nötig, da die LEDs nicht direkt über das Stromnetz betrieben werden können. Es ist daher ein deutlicher Entwicklungsaufwand erforderlich, um LEDs in dem Bereich der häuslichen Lichttechnik einführen zu können.
[6] Es hat in den vergangenen Jahren einige Ansätze gegebenen, eine derartige
Nutzung der LED-Technik im Bereich herkömmlicher Leuchtmittel voranzutreiben. Hierbei ist, wie bereits ausgeführt, die Frage der Wärmeabfuhr ein zentrales Anliegen. Gleichzeitig ist auffällig, dass im Bereich der häuslichen Lichttechnik das Bestreben da ist, dem Kunden orientiert an seine gewohnte Formgebung der Leuchtmittel, nämlich die der klassischen Glühbirne, ein Alternativprodukt anbieten zu können.
[7] Es wird hierbei in der Regel versucht, einen glühbirnenartigen Grundkörper
beizubehalten, also einen Leuchtdiodenträger mit entsprechenden elektronisch erforderlichen Komponenten in einen geschlossenen kolbenförmigen Körper
einzubetten. Derartige Offenbarung sind beispielsweise in der Schrift DE 20 2008 016 870 Ul, DE 10 2007 045 540 AI, DE 20 2008 015 948 Ul, WO 2009/083853 AI, WO 2009/074322 AI, EP 2 077 414 AI sowie DE 20 2005 017 767 Ul offenbart. [8] Es handelt sich hierbei immer um zusammengesetzte Systeme, die einen Lampensockel zum Einschrauben in eine entsprechende Lampenfassung aufweisen, von dem ausgehend ein in etwa kolbenartig in Form bekannter Glühbirnen ausgebildeter und das eigentliche Leuchtmittel aufnehmender transparenter Hohlkörper anschließt, wobei dieser aus Glas, Kunststoff oder anderen lichtdurchlässigen Materialien aufgebaut ist.
[9] Es finden sich hierbei verschiedene Offenbarungen, wie die Lichtquellen innerhalb dieses lichtdurchlässigen geschlossenen Körpers anzuordnen sind. Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2007 008 258 Ul zeigt hierbei ein auch bereits technisch angebotenes Lösungskonzept, bei dem an dem Lampensockel für den Stromanschluss des Leuchtmittels ein Kühlkörper mit großer Oberfläche in Form eine Kolbenstumpfes anschließt, auf dessen oberen flachen Ende eine plattenförmige Anordnung von LEDs aufsitzt, wodurch die von den LEDs erzeugte Wärmeabgabe direkt von diesem
Kühlkörper aufgenommen werden kann. Abgeschlossen wird diese Vorrichtung dann von dem angesprochenen transparenten Hohlkörper, der beispielsweise
halbschalenförmig ausgebildet ist, wodurch auch diese Konstruktion eine in ihrer Grundform glühbirnenförmigen Charakter aufweist.
[10] Ein grundsätzliches Problem der am Markt vorgestellten glühbirnenförmigen LED-
Leuchten ist insbesondere, dass diese einen spotartigen Strahleffekt aufweisen. Das heißt, die Lichtab Strahlung erfolgt nicht wie bei einer bekannten Glühbirne allseitig, sondern ist aufgrund der flächigen Anordnung der LED -Leuchtmittel auf einer Platine und der Anordnung relativ weit vorne im glühbirnenförmigen Lampenkörper stark nach vorne ausgerichtet.
[11] Auch im Gesamterscheinungsbild dieser Ersatzglühbirne auf LED-Basis drückt sich diese bauliche Eigenart aus durch die Trennung in eine lediglich als Halbkugel ausgebildete Strahlungskugel und die Basis, die als Kühlkörper fungiert, so daß ein zweigeteilter Eindruck entsteht, der nicht dem einer herkömmlichen Glühbirne entspricht, bei der die Abstrahlung von dem gesamten Körper ausgeht. Zudem weisen diese Birnen häufig eine größere Bauform auf als gewöhnliche Glühbirnen, da die bauartbedingt zur Verfügung stehende Kühlfläche ansonsten nicht ausreicht, um eine mit Glühbirnen vergleichbare Helligkeit zu erzielen.
[12] Es ist grundsätzlich festzuhalten, dass eine ganze Reihe von Anbietern ähnliche, auf diesem technischen Aufbau basierende Modelle anbieten, die von einem Gewinde ausgehend eine etwa die Hälfte der Gesamtlänge desLeuchtmittels einnehmenden Kühlkörper aufweisen, wodurch lediglich die vordere Hälfte der LED-Leuchte als abstrahlender Bereich verwendet werden kann. Dies drückt sich zudem darin aus, dass diese Glühbirnen nicht die Lichtqualität aufweisen, wie dies die herkömmliche Glühbirne tut. Dies betrifft die Abstrahlung in alle Richtungen und die eigentlich Lichtleistung, die häufig bei einem geringen Wert liegt, als dieser von Hersteller angegeben ist und somit auch unter dem Wert liegt, den herkömmliche Glühbirnen aufweisen. [13] Insbesondere die Problematik des Abstrahlwinkels führt bei diesen Bauformen dazu, dass die LED-Leuchten auch optisch nicht das Gefühl einer herkömmlichen Glühbirne vermitteln.
[14] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine LED-Leuchte nach dem
Oberbegriff des Hauptanspruchs zu schaffen, die sowohl in Ihrer Kontur und Größe den bekannten Glühbirnenformen entspricht, als auch in ihrem Ab strahl verhalten und in ihrer Lichtstärke eine glühbirnenartige Ausleuchtung durch das Leuchtmittel ermöglicht.
[15] Erreicht wird dies nach der Erfindung durch eine LED-Leuchte gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 1.
[16] Die Unteransprüche 2 bis 11 haben vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung zum Gegenstand.
[17] Kerngedanke der Erfindung war hierbei, den Glühbirnencharakter des
Leuchtmittels dadurch zu erreichen, dass der die Leuchtmittel tragende und technisch erforderliche Kühlkörper selbst die Formgebung der Glühbirne sowie die Abstrahlung der LEDs vorgibt. Der Kühlkörper kann hierbei als ein Körper ausgebildet sein oder zusammengesetzt sein aus mehreren separate Kühlkörpern, die den jeweiligen Leuchtmitteln zugeordnet um eine zentrale Achse angeordnet sind.
[18] Im Gegensatz zu den bereits bekannten und ausführlich beschriebenen Lösungen, bei denen beispielsweise vom Gewinde ausgehend etwa zwei Drittel des
Lampenkörpers den Kühlkörper bilden, der ebenfalls bereits in seiner Formgebung einem Teil einer Glühbirne ähnelt, allerdings das vordere Drittel des
Glühbirnenkörpers durch eine halb schalenförmige transparente Kuppel abschließt, die die eigentlichen Leuchtmittel einschließt und somit den Glaskolbencharakter einer Glühbirne aufnimmt, geht nun der Erfindungsgegenstand einen völlig neuen Weg.
[19] Es wird hierbei beim Erfindungsgegenstand auf einen die LEDs einschließenden transparenten kolbenartigen Körper vollständig verzichtet, wodurch die Formgebung der LED-Leuchte ausschließlich durch die Vorgabe des Kühlkörpers bzw. der Kühlkörper bestimmt ist. Ein transparenter, der Glühbirnenform nachempfundener Kolben oder Halbkolben ist kein erforderlicher Teil des integralen Aufbaus des Leuchtmittels und hätte lediglichdekorativen Charakter, beispielsweise in Form eines den Lampenkörper vom Gewinde ausgehend vollständig umschließenden, aufgestülpten Silikonüberzugs mit Luftlöchern.
[20] Bei einer ersten Bauform der LED-Leuchte weist der Kühlkörper LED-
Leuchtmittel auf, die über die Außenfläche des kolbenförmigen Kühlkörpers verteilt angeordnet sind, wodurch die Ausrichtung der Abstrahlung dieser Leuchtmittel durch die Kolbenform des Kühlkörpers vorgegeben wird und somit eine gleichmäßige und nahezu allseitige Lichtab Strahlung erreicht werden kann.
[21] In einer anderen vorteilhaften Bauform der Erfindung weisen mehrere Kühlkörper
LED-Leuchtmittel mit jeweils einem ummantelten Kühlkörper auf, welche so an- geordnet sind dass eine glühbirnenähnliche Kontur entsteht, wodurch die Ausrichtung der Abstrahlung dieser Leuchtmittel durch die im gesamten kolbenförmige Anordnung der Kühlkörper vorgegeben wird und somit eine gleichmäßige und nahezu allseitige Lichtab Strahlung erreicht werden kann, wie dies auch bei der ersten Bauform beschrieben wurde.
[22] Es ist hierbei ein zentrales erfinderisches Merkmal, dass die am Kühlkörper angeordneten LEDs nicht eben und flächig auf einer Platine angeordnet sind, sondern dassmehrere LEDs oder kleine LED-Gruppen mit LEDs geringer Leistung
gleichmäßig im bzw. am Kühlkörper bzw. den Kühlkörpern entlang dem durch die bzw. den Kühlkörper konturierten Glühbirnenkolbens verteilt angebracht werden und so dessen Kontur in ihrer Abstrahlausrichtung folgen. Dies hat neben der
gleichmäßigen Abstrahlung der LED-Leuchte zudem den Vorteil, dass sich die LEDs, die bei bekannten Lösungen häufig nebeneinander angeordnet werden, in der
Erfindung über den bzw. die Kühlkörper und die von diesen projizierte Kolbenfläche verteilen, wodurch sie sich nicht gegenseitig aufheizen und somit die Lebensdauer und auch die Abstrahlleistung der LEDs verbessert werden.
[23] Zudem ermöglicht die Erfindung, einen einzelnen oder aus mehreren Kühlkörpern zusammengesetzten Kühlkörper in maximaler Größe, nämlich in der der gesamten LED-Leuchte, zu verwenden. Gegenüber den zuvor skizzierten Lösungen ist es auf diese Weise möglich, die Kühloberfläche der gesamten LED-Leuchte bis zum dreifachen Wert der Kühloberfläche anzuheben, die von herkömmlichen Lösungen verwendet werden kann. Aufgrund dieser technischen Ausgangssituation ist die Problematik, eine derartige Glühbirne mit einer Helligkeit entsprechend der durchschnittlichen Helligkeit bekannter Glühbirnen auszustatten gelöst, da die zentrale Frage der Kühlleistung gelöst ist. Der Ersatz einer herkömmlichen 60-Watt-Glühbirne mit einer Farbtemperatur von 2900 Kelvin ist beim derzeitigen Stand der Technik somit zu verwirklichen.
[24] Zudem ermöglicht die Erfindung entsprechend der Bauform gebildet aus mehreren
Kühlkörpern, denen jeweils zumindest ein LED-Leuchtmittel zugeordnet ist, dass alle Module unabhängig vom Einsatzwinkel der Lampe gleichmäßig von Umgebungsluft umströmt werden und somit eine optimale Konvektion, also Wärmeabgabe der einzelnen Module an die Umgebungsluft, gewährleistet ist. Die Wärme wird hierbei auch direkt im unmittelbaren Umfeld der LED abgegeben. Daher treten keine Verluste der Kühlleistung durch Wärmewiederstand des Materials entlang der
Übertragung swege der Wärme innerhalb des Kühlkörpers auf, also z.B. von oberster LED an den unteren Rand der LED-Leuchte, wie bei der ersten Bauform.
[25] Durch diese direkte Wärmeabgabe kann der Kühlkörperanteil der Leuchte weiter reduziert werden, da die Kühlung hiermit optimiert wird. Dies hat auch Vorteile gegenüber Bauform 1 bezüglich der Herstellungskosten, da nicht mehr ein 'tragender' Kühlkörper mehr gebraucht wird, welcher relativ kompliziert aufgebaut ist und damit kostenintensiv hergestellt werden müsste. Schließlich ermöglicht diese Bauform die Montage bzw. Wartung des Leuchtmittels, wenn diese als Leuchte in modularer Bauform betrachtet wird, bei der die einzelnen Kühlkörper mit den LED-Leuchtmitteln bei Bedarf ausgetauscht werden können.
[26] Der positive Effekt dieser Grundkonstruktionen ist, dass die Effizienz der LEDs gesteigert wird, die LEDs bzw. die LED-Leuchte sehr lange Standzeiten aufweisen kann, die Farbwiedergabeeigenschaften und somit eine bessere Lichtqualität erzielt werden kann, da die höhere bzw. optimierte Kühlleistung eine größeren Einspeisung von Energie in das System zulässt, welche wahlweise für höhere Helligkeit und/oder bessere Farbwiedergabe und/oder längere Lebensdauer und Energieeffizienz bei geringerer Energieeinspeisung und damit allgemein kälterem System Verwendung finden kann, wobei all diese Eigenschaften unterstützt werden durch eine allseitig gleichmäßige Lichtab Strahlung.
[27] Eine momentan realistische zweckmäßige Bauform dieser LED-Leuchte kann
beispielsweise als technische Werte eine Helligkeit von ca. 710 Lumen bei einem Abstrahlwinkel von ca. 340 Grad und einer Farbtemperatur von 2900 Kelvinsowie eine Farbwiedergabe von größer als Ra90 aufweisen, gleichzeitig eine übliche Abmessung von einem Kolbendurchmesser von etwa 55 mm bei einer Gesamtlänge (incl.
E27-Fassung) von 97 mm aufweisen. Dies ist aufgesetzt auf eine herkömmliche E27-Fassung bei einem Stromverbrauch von lediglich sekundärseitig 11 Watt als Ersatz für eine herkömmliche 60-Watt-Glühbirne.
[28] In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen LED-Leuchte wird das abgestrahlte Licht von 11 sich schneidenden und überlagert abstrahlenden
Leuchteinheiten gebildet, wobei diese einen Ab strahl winkel von etwa 130 Grad aufweisen. Dies sind allerdings lediglich Werte, die eine bauliche Realisation der LED-Leuchte zum momentanen Zeitpunkt betreffen. Es können sowohl Leuchten mit weniger, insbesondere aber Leuchten mit deutlich mehr Leuchteinheiten gebaut werden, was zu einer Reduzierung der Leistung der einzelnen Leuchteinheiten führt und insbesondere optische Unterschiede bewirkt, ohne den Kerngedanken der
Erfindung zu verlassen. Es ist hierbei zweckmäßigerweise vorgesehen, den
Leuchteinheiten einen Diffusor voranzusetzen, wodurch ein gleichmäßig gestreutes Abstrahlen des Lichtes erfolgt. Diese Diffusorkappe wirkt in diesem Fall als
Streulinse.
[29] Die einzelnen in den glühbirnenförmigen Kühlkörper eingesetzten Leuchteinheiten sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung als in etwa trichterförmige Körper ausgebildet, die in Aussparungen in den Kühlkörper eingesetzt werden oder eingesetzt in mehrere Kühlkörper am LED-Treibermodul verankert sind. Die in etwa trichterförmigen Leuchteinheiten können hierbei von diesen Kühlkörpern gebildet werden. Diese bestehen hierbei aus einem trichterförmigen äußeren wärmeleitenden Aluminiummantel oder Kupfermantel oder Keramikmantel bzw. einem Mantel aus einer gut wärmeleitenden Legierung oder einem gut wärmeleitenden Verbundmaterial, in dem eine Hochleistungsleuchtdiode auf einer Aluminiumplatine oder Kupferplatine oder Keramikplatine bzw. einer Platine aus einer gut wärmeleitenden Legierung oder einem gut wärmeleitenden Verbundmaterial aufgebracht ist und der von einem
Diffusor bzw. einer Streulinse abgeschlossen wird.
[30] Durch diese Maßnahme wird ein Ab strahl winkel von etwa 180 Grad realisiert, wodurch eine geschlossen gleichmäßige Abstrahlung erreicht wird, wenngleich die Leuchte aus einer Vielzahl einzelner LEDs zusammengesetzt ist. Ein weiterer positiver Aspekt dieser Anordnung ist, dass das vergleichsweise helle Licht der einzelnen Leuchteinheiten, welches in einer zweckmäßigen Bauform lediglich von einer
Abstrahlfläche der LED-Chips von ca. 1 bis 2 mm 2 ausgeht, über die Streulinse homogen verteilt wird und somit das menschliche Auge bei direktem Anblick der LED-Leuchte weniger blendet.
[31] In einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist die Streulinse bzw. die
Diffusorkappe aus einem Kunststoff-Acrylat gefertigt, in welches Diffusorperlen eingearbeitet sind. Auf diese Weise kommt es zur gleichmäßigen Umlenkung der Lichtab Strahlung und zur angesprochenen Verteilung der Strahlung in einem weiten Ab strahl winkel.
[32] Alternativ kann anstelle eines Diffusors auch ein klares transparentes Medium als
Abschluss verwendet werden. Dies steigert die Effizienz, zum Beispiel für Anwendungsgebiete bei denen die Lampe hinter einem Diffusor angeordnet wird. Allerdings ist dann eine universelle Einsetzbarkeit nicht gegeben und das Leuchtmittel ist an seinen spezifischen Einsatzort gebunden und kann nicht nach Belieben in verschiedenen Einsatzorten eingesetzt werden.
[33] Eine weitere Alternative ist eine eng bündelnde Linse. Hierdurch wird erreicht, dass sich die einzelnen Lichter spotähnlich ausbreiten ('Discokugeleffekt'), was aber selbstverständlich nicht dem Charakter einer gewöhnlichen Glühbirne entspräche.
[34] Eine weitere Alternative ist eine verstellbare Linse, welche je nach benutzerdefinierter Einstellung breit streut bis eng fokussiert, um spezielle
anwenderabhängige Lichtstimmungen zu erzeugen.
[35] Eine solche Einstellmöglichkeit kann in einer weiteren vorteilhaften Alternative kombiniert werden mit der Lenkung des Lichtes in eine bestimmte Richtung, welche von der Mittelachse des Lichtmoduls abweicht. Die von den Lichtmodulen abgestrahlten Lichtkegel kann so gebündelt werden, um beispielsweise einen Teil des beleuchteten Raumes zu akzentuieren, beispielsweise ein Raumabschnitt welcher besonders hell ausgeleuchtet werden soll. Dies kann über Funksignale oder durch überlagerte Signale in der Speisespannung oder manuell gesteuert bzw. eingestellt werden.
[36] Zweckmäßigerweise ist im Innern des trichterförmigen Körpers, in welchem sich die LED-Platine befindet, die Innenwand schräg ausgeformt sodass seitlich aus der LED-Kuppel bzw. LED austretendes Licht von diesen schrägen Flächen nach vorne reflektiert wird, mit dem Ziel die aus dem trichterförmigen Körper austretende
Lichtleistung zu steigern. Die inneren schrägen Flächen sind also Reflektoren.
Zweckmäßigerweise sind diese Flächen mit einer reflektierenden Oberfläche bzw. Schicht versehen, wie beispielsweise Nickel oder Chrom oder poliertes Aluminium oder mit einer reflektierenden Lackierung.
[37] Zweckmäßigerweise sind die LED-Platinen, welche die LEDs Tragen und eine
runde Kontur aufweisen, seitlich mit einem Außengewinde versehen, und werden mittels dieses Gewindes mit einem Innengewinde im trichterförmigen Körper verbunden.
[38] Zweckmäßigerweise wird zur besseren Wärmeübertragung zwischen LED-Platine und trichterförmigen Körper auf die Verbindungsflächen zwischen diesen beiden Körpern eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitklebeband angebracht um den
Wärmeaustausch zwischen der LED-Platine und dem trichterförmigen Körpern zu optimieren. Dieser Wärmeaustausch wird durch die Kraftübertragung der
Verbindungsgewinde auf die Stoßflächen noch optimiert.
[39] Bei der ersten Bauform ist zweckmäßigerweise an einem zylindrischen Stumpf der trichterförmigen Körper der Leuchteinheiten ein Gewinde, ein Bajonettverschluss oder eine andere mechanische kraft- und/oder formschlüssige Verbindung angebracht, mithilfe derer die trichterförmigen Körper mit dem Kühlkörper verbunden werden.
[40] Die Trichterform der Körper ist hier vorteilig, da beim Einsetzen der
trichterförmigen Körper in die trichterförmigen Aussparungen des Kühlkörpers ein Andruck zwischen den Innenflächen der trichterförmigen Aufnahmen des Kühlkörpers und den Außenflächen der trichterförmigen Körper entsteht, der der
Wärmeübertragung dient. Die äußeren Flächen der trichterförmigen Körper werden also beispielsweise durch den Verschraubungsvorgang in die trichterförmigen
Aufnahmen des Kühlkörpers flächenbündig angepresst. Dies hat den Vorteil dass der Wärmeaustausch zwischen trichterförmigem Körper und Kühlkörper optimiert wird und auf thermisch leitende Hilfsmittel wie Wärmeleitpasten weitestgehend verzichtet werden kann. Der optimierte Wärmeaustausch zwischen den einzelnen Elementen hat zur Folge dass das ganze System insgesamt eine bessere Kühlleistung erzielt, und die LEDs somit insgesamt kühler und somit Effizienter und langlebiger sind.
[41] Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung in Bezug auf Bauform 2 ist die
Verbindung der trichterförmigen selbstkühlenden LED-Module(umfassend den
Kühlkörper und die LED-Lichteinheitsowie Streulinse)mit dem LED-Treibermodul mittels vom Benutzer lösbaren Verbindungsschnittstellen, welche außer der Befestigung der Module an den Träger bzw. das LED-Treibermodul die Aufgabe haben, den Strom zu übertragen. Dies könnten beispielsweise sogenannte Klinkenstecker oder Cinchstecker sein, wie sie aus der Unterhaltungsindustrie bekannt sind.
[42] Die Vorteile die solch ein modularer, vom Benutzer lösbarer Aufbau bietet, wäre etwa die Möglichkeit verschiedenfarbige LED-Module einzusetzen, um bestimmte Lichtstimmungen zu erzeugen, oder aber die LED-Module unregelmäßig auf dem Trägermodul bzw. LED-Treibermodul zu platzieren, etwa um bestimmte Raumabschnitte des beleuchteten Raumes von der Beleuchtung auszulassen um bestimmte Lichtstimmungen zu erzeugen, oder aber einsatzbedingt die Energieersparnis zu erhöhen, wenn beispielsweise der Einsatzort derart gestaltet ist das es keinen Sinn macht in alle Richtungen abzustrahlen, und z.B. nur Licht nach vorne oder zur Seite gewünscht bzw. sinnvoll ist.
[43] Zweckmäßigerweise ist im Innern des Kühlkörpers der LED-Leuchte bzw. zentral zwischen der Vielzahlvon Kühlkörpernein LED-Treiber angeordnet, wobei die elektromagnetische Abstrahlung, die durch einen derartigen LED-Treiber entstehen kann über den diesen umschließenden Kühlkörper absorbiert wird, dass heißt, der Kühlkörper hat neben der Funktion der Kühlung zudem den einer elektromagnetischen Abschirmung im Bezug auf die elektronische Komponente des LED-Treibers, der für die
Umwandlung des Stroms bzw. die Umsetzung evtl. Dimm- oder Steuersignale erforderlich ist.
[44] Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben
werden.
[45] Es zeigen
[46] Figur 1 eine seitliche Gesamtansicht der LED-Leuchte mit einem einteiligen
Kühlkörper ,
[47] Figur 2 eine Explosionszeichnung der LED-Leuchte mit einem einteiligen
Kühlkörper,
[48] Figur 3 einen horizontal verlaufenden Schnitt durch die LED-Leuchte mit einem einteiligen Kühlkörper,
[49] Figur 4 einen vertikal verlaufenden Schnitt durch die LED-Leuchte mit einem einteiligen Kühlkörper mit Ab strahl winkeln der LED-Leuchteinheiten,
[50] Figur 5 eine seitliche Schnittansicht einer Leuchteinheit der LED-Leuchte mit Dif- fusorkappe,
[51] Figur 6 eine Explosionszeichnung einer derartigen Leuchteinheit,
[52] Figur 7 eine seitliche Gesamtansicht einer weiteren Bauform der LED-Leuchte mit mehreren Kühlkörpern,
[53] Figur 8 einen horizontal verlaufenden Schnitt durch eine weitere Bauform der LED-
Leuchte mit mehreren Kühlkörpern,
[54] Figur 9 einen vertikal verlaufenden Schnitt durch eine weitere Bauform der LED-
Leuchte mit mehreren Kühlkörpern,
[55] Figur 10 eine seitliche Schnittansicht einer Leuchteinheit der LED-Leuchte mit Dif- fusorkappe bei einer weiteren Bauform der LED-Leuchte mit mehreren Kühlkörpern,
[56] Figur 11 eine seitliche Gesamtansicht einer dritten Bauform der LED-Leuchte mit mehreren Kühlkörpern, [57] Figur 12 eine perspektivische Gesamtansicht einer dritten Bauform der LED-
Leuchte mit mehre- ren Kühlkörpern mit Explosionszeichnung der Leuchteinheit,
[58] Figur 13 einen vertikal verlaufenden Schnitt durch eine dritte Bauform der LED-
Leuchte mit mehreren Kühlkörpern.
[59] In Figur 1 ist die seitliche Ansicht der LED-Leuchte 1 im Gesamten dargestellt. Es wird hierbei deutlich, dass die einzelnen Leuchteinheiten 4 in den glühbirnenförmigen Gesamtkühlkörper 3 eingebettet sind. Dieser Kühlkörper 3 ist in der beispielhaften Ausführungsform gebildet aus von der Fassung 2 ausgehenden und in der vorderen Spitze der LED-Leuchte zusammen laufenden Lamellen 8, die von einem in etwa zylindrischen durchgängigen Kern 11 der LED-Leuchte ausgeht.
[60] Zwischen diesen Lamellen 8 sind nun die einzelnen Leuchteinheiten 4 der LED-
Leuchte 1 angeordnet, wobei eine Leuchteinheit 4 zentral nach vorne weist und an der Spitze der LED-Leuchte 1 angeordnet ist. Die weiteren Leuchteinheiten 4 sind in zwei ringförmigen Anordnungen von jeweils 5 Leuchteinheiten 4 gleichmäßig über den Umfang der LED-Leuchte 1 verteilt angeordnet, wobei die Abstände bei dem der Fassung am nächsten liegenden unteren Ring von Leuchteinheiten 4 zwischen den Leuchteinheiten 4 größer sind als bei dem näher zur vorderen Spitze der LED-Leuchte 1 gelegenen Ring.
[61] Die Leuchteinheiten 4 selbst sind als in etwa trichterförmige Körper erkennbar, die von einer Streulinse 5 abgeschlossen sind, die auch als Diffusorkappe 5 wirkt. Diese liegen hierbei in der Ebene des glühbirnenförmigen Kühlkörpers 3 selbst und stehen somit nicht über die Grundform der LED-Leuchte 1 hinaus.
[62] In Figur 2 wird deutlich, wie die LED-Leuchte 1 aufgebaut ist. Sie besteht zum einen aus der Fassung 2 , auf der auf einem zylinderförmigen Fortsatz 11 der LED- Treiber 10 aufgesetzt ist. Auf diesen zylindrischen Fortsatz 11 ist der eigentliche Kühlkörper 3 mit den radial nach außen gerichteten Kühllamellen 8 aufgesetzt, wobei über den Kühlkörper 3 verteilt trichterförmige Aussparungen 9 vorgesehen sind, in die die Leuchteinheiten 4 einsetzbar sind.
[63] Diese Leuchteinheiten 4 bestehen aus einem ebenfalls trichterförmigen
Außenmantel 7, in dem eine Hochleistungs-LED 12 auf einer Trägerplatine 15 angeordnet ist und der von einer Streulinse bzw. Diffusorkappe 5 abgeschlossen ist. Die bauliche Einheit der Leuchteinheit 4 wird nun formschlüssig in den Kühlkörper 3 eingesetzt, wobei grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten der Befestigung vorgesehen sein können, beispielsweise kraftschlüssige Verbindungen, Schraubverbindungen oder Klebverbindungen. Nach Einsetzen der Leuchteinheiten 4 in den Kühlkörper 3 sind diese mit den Streulinsen 5 flächig an der Kontur des Kühlkörpers anliegend, wodurch die angestrebte Glühbirnenform der LED-Leuchte 1 realisiert werden kann.
[64] In Figur 3 ist ein horizontaler Schnitt oberhalb des LED-Treibers 10 durch die
LED-Glühbirne 1 dargestellt. Es ist hierbei der Schnitt durch die unterste umlaufende Reihe von Leuchteinheiten 4 geführt, sodass man die trichterförmigen Außenmäntel 7 dieser Leuchteinheiten 4 geschnitten sieht sowie die in diese eingesetzten LEDs 12 auf den Trägerplatinen 15. Abgeschlossen werden diese durch die ebenfalls im Schnitt erkennbaren Diffusorkappen 5.
[65] Es ist erkennbar, dass die Leuchteinheiten 4 radial von der Längsachse der LED-
Leuchte ausgehend gleichmäßig verteilt ausgerichtet sind, wobei zwischen den Leuchteinheiten 4 deutliche Abstände erkennbar sind, in denen Lamellen des
Kühlkörpers 3 verlaufen. Es ist hieraus ersichtlich, dass die einzelnen Leuchteinheiten 4 eine gute Wärmeableitung über die an diesen anliegenden Kühllamellen 8 aufweisen sowie durch den Abstand der Leuchteinheiten zueinander eine Wärmeübertragung unterbunden wird.
[66] In Figur 4 wiederum ist ein vertikaler Schnitt durch eine aufrecht stehende LED-
Leuchte 1 dargestellt, wobei hier insbesondere erkennbar ist, dass nicht nur radial zur Längsachse der LED-Leuchte 1 eine gleichmäßige Abstrahlanordnung 13 der
Leuchteinheiten 4 vorgesehen ist, sondern dass auch die Verteilung der
Leuchteinheiten 4 über die vertikal durch die LED-Leuchte 1 verlaufende Schnittebene gleichmäßig erfolgt. So ist die erste Leuchteinheit 4 an der Spitze der LED-Leuchte 1 angeordnet und die weiteren zwei Reihen in einem in etwa gleich bleibenden Winkeln zu dieser frontalen ersten Leuchteinheit 4 ausgehend vom zentralen Schnittpunkt im Kern der LED-Leuchte ausgehend ausgerichtet. Auf diese Weise erreicht die erfindungsgemäße LED-Leuchte 1 eine gleichmäßige Lichtab Strahlung 13 in
Verbindung mit den verwendeten Diffusorkappen 5 und der
Oberflächenbeschaffenheit des Kühlkörpers 3 selbst.
[67] In den Figuren 5 und 6 sind die Leuchteinheiten 4 in genauer Darstellung
erkennbar. Figur 5 zeigt hierbei eine Explosionszeichnung in perspektivischer
Darstellung, wobei erkennbar ist, dass die trichterförmigen Außenmäntel 7 der Leuchteinheiten 4 über eine an ihrer Oberseite umlaufende Nut 14 zur Aufnahme der Diffusorkappe bzw. Streulinse 5 verfügen.
[68] Die Platine 15 zur Aufnahme der LED 12 weist seitliche Rillen auf, um die
Verkabelung der LEDs 12 zu ermöglichen. Die die LEDs 12 aufnehmenden
Außenmäntel 7 weisen hierbei, wie in Figur 6 dargestellt eine zylindrische Bohrung 16 auf, um den Anschluss an den LED-Treiber 10 im Kern der LED-Leuchte 1 zu ermöglichen.
[69] Figur 6 zeigt des weiteren, welche Wirkung die vorgesetzte Diffusorkappe 5 im
Bezug auf die Streuung und die gleichmäßige Verteilung der Lichtab Strahlung aufweist. Es ist erkennbar, dass hier eine starke Streuung erfolgt, sodass der Eindruck der einzelnen Leuchteinheiten nicht mehr blendend ist.
[70] Figur 7 stellt eine seitliche Gesamtansicht einer weiteren Bauform der LED-
Leuchte 1 mit mehreren Kühlkörpern 3 dar, die jeweils eine Leuchteinheit 4 tragen. Die Kühlkörper 3 sind hierbei ebenfalls trichterförmig ausgebildet und orientiert an der Kontur einer handelsüblichen Glühbirnen konzentrisch angeordnet, so dass eine gleichmäßige Abstrahlung verwirklicht wird.
[71] Der horizontal verlaufenden Schnitt durch diese weitere Bauform der LED-Leuchte
1 in Figur 8 zeigt mehrere in horizontaler Ausrichtung gleichmäßig vom Zentrum ausgehende Kühlkörper 3, in denen die LED-Leuchteinheiten 4 im Schnitt erkennbar sind. Im Gegensatz zur vertikal verlaufenden Lamellenstruktur der ersten Bauform weisen nun die Kühlkörper 3 selbst parallele umlaufende horizontale Kühlrippen 17 auf, in der vorliegenden Bauform 3 parallele Rippen 17.
[72] Im vertikal verlaufenden Schnitt der Figur 9 durch diese weitere Bauform der LED-
Leuchte 1 ist erkennbar, dass auch in horizontaler Ausrichtung die Kühlkörper 3 gleichmäßig konzentrisch angeordnet sind. Im Zentrum ist das LED-Treibermodul 10 angeordnet. Es wird deutlich, dass sich Kanäle zwischen den Kühlkörpern 3 ergeben, durch die die Umgebungsluft der LED-Leuchte 1 strömen kann, um so eine optimale Kühlwirkung zu erreichen.
[73] In Figur 10 ist eine seitliche Schnittansicht einer Leuchteinheit 4 der LED-Leuchte
1 mit Diffusorkappe 5 bei dieser weiteren Bauform der LED-Leuchte 1 mit mehreren Kühlkörpern 3 dargestellt. Die halbschalenförmigen Kanäle zwischen den Kühlrippen 17 sind klar erkennbar. Die inneren Seitenwände sind hierbei wie auch in den
Leuchteinheiten 4 der ersten Bauform ebenfalls trichterförmig ausgebildet. So wird erreicht, dass die seitliche Lichtab Strahlung der LEDs ebenfalls nach vorne reflektiert wird, insbesondere bei einer entsprechenden reflektierenden Beschichtung dieser Seitenwände.
[74] Der nach unten weisende zylindrische Fortsatz des Kühlkörpers 3 nach Figur 10 trägt hierbei zeichnerisch nicht dargestellte Verbindungsmittel, beispielsweise ein Außengewinde. Auch die eingesetzte LED-Platine 15 kann über ein nicht dargestelltes Außengewinde mit dem Kühlkörper 3 verbunden sein.
[75] Eine dritte Bauform der LED-Leuchte 1 mit mehreren Kühlkörpern 3 ist in Figur 11 in einer seitliche Gesamtansicht dargestellt. Auch hier orientiert sich die Anordnung der Leuchteinheiten 4 an der Kontur einer klassischen Glühbirne. Wie auch bei den vorherigen Bauformen ist auch hier eine gleichmäßige konzentrische Anordnung der LED-Leuchteinheiten 4 erkennbar.
[76] In Übereinstimmung zur zweiten Bauform sind auch hier mehrere Kühlkörper 3 vorgesehen, die von einem zentralen das LED-Treibermodul 10 enthaltenden Körper ausgehen und an diesem befestigt sind. Allerdings ist nun dieser zentrale Körper ebenfalls kugelig ausgebildet, wobei auf diesem zentralen Kühlkörper 3 die weiteren Kühlkörper 3 mit Leuchteinheiten 4 aufgesetzt sind, die kleiner ausgebildet sind. Diese Bauform kann sowohl als Bauform mit nur einem Kühlkörper 3 ausgeführt sein, wobei die auf dem Kugelkörper aufsitzenden in etwa zylindrischen Aufnahmen für die Leuchteinheiten 4 integraler baulicher Bestandteil dieses einen Kühlkörpers 3 sind. Alternativ kann es sich bei diesen zylindrischen Aufnahmen aber auch um separate Kühlkörper 3 handeln, die auf dem zentralen kugeligen Kühlkörper 3 lösbar befestigt sind. Es sind bei dieser Bauform mehr Leuchteinheiten 4 um diesen zentralen Kugelkörper herum angeordnet als bei den vorhergehenden Bauformen, wobei der optische Eindruck eines Korallenkörpers entsteht.
[77] Figur 12 verdeutlicht dies in einer perspektivische Gesamtansicht dieser dritten
Bauform der LED-Leuchte 1 mit einer Explosionszeichnung der in etwa zylindrisch geformten Leuchteinheit 4, die einen kuppelartigen Diffusor 5 trägt.
[78] Figur 13 einen vertikal verlaufender Schnitt durch eine dritte Bauform der LED-
Leuchte 1 mit mehreren Kühlkörpern 3, wobei die Korallenstruktur dieser Bauform nochmals deutlich wird. Es wird deutlich, dass es sich hier um eine Bauform mit nur einem Kühlkörper 3 handelt, der armartige Fortsätze aufweist, die die Aufnahmen für die Leuchteinheiten bilden.
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