Beschreibung

Soffittenlampe und Verfahren zum Herstellen einer Soffittenlampe

Die Erfindung betrifft eine Soffittenlampe, insbesondere eine LED-Soffittenlampe, und ein Verfahren zum Herstellen einer Soffittenlampe .

Als Soffitte oder Soffittenlampe ist ein zylinderförmiges, elektrisches Leuchtmittel bekannt, dessen zwei Kontakte an gegenüberliegenden Enden angebracht sind. Neben den mit einem Glühdraht versehenen Soffittenlampen, deren Funktionsprinzip dem der Glühlampe gleicht, sind auch mit Leuchtdioden verse- hene Soffittenlampen (LED-Soffitten) bekannt. Bei diesen bekannten LED-Soffitten sind die Kontakte mittels einer länglichen Platine miteinander verbunden, auf deren Oberfläche (n) gleichartige Leuchtdioden in einer Matrixstruktur, z. B. 1x2, 1x3, 2x2 oder 3x2, aufgebracht sind. Die optischen Achsen der Leuchtdioden sind dabei parallel zueinander und senkrecht zur Längsachse der Soffitte ausgerichtet.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit für eine besonders effizient und homogen abstrahlende Soffittenlampe bereitzustellen, bei welcher sich zudem Formfaktoren bekannter Glühlampen- oder Leuchtstoff-Soffitten einhalten lassen, insbesondere für eine mit Leuchtdioden versehene Soffittenlampe.

Diese Aufgabe wird mittels einer Soffittenlampe nach Anspruch 1 und eines Herstellungsverfahrens nach Anspruch 32 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Die Soffittenlampe weist mindestens eine Lichtquelle auf, welche an einem Kontakt der Soffitte angeordnet ist, und mindestens einen Lichtleiter zur Auskopplung von Licht, das von

der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlt wird, aus der Soffittenlampe. Dabei muss die Lichtquelle nicht am Kontakt selbst befestigt sein, sondern kann beispielsweise auch an einem anderen Element der Soffittenlampe, aber in der Nähe des Kontakts, befestigt sein.

Bevorzugterweise umfasst die Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Die Lichtquelle kann beispielsweise als LED- Modul mit einer Leuchtdiode oder mehreren Leuchtdioden vor- liegen. Die einzelnen Leuchtdioden können jeweils einfarbig oder mehrfarbig, z. B. weiß, abstrahlen. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese z. B. gleichfarbig (einfarbig oder mehrfarbig) und / oder verschiedenfarbig leuchten. So mag ein LED-Modul mehrere Einzel-LEDs ( ' LED-Cluster ' ) aufwei- sen, welche zusammen ein weißes Mischlicht ergeben können, z. B. in 'kaltweiß' oder 'warmweiß ¹ . Zur Erzeugung eines weißen Mischlichts umfasst das LED-Cluster bevorzugt Leuchtdioden, die in den Grundfarben rot (R) , grün (G) und blau (B) leuchten. Dabei können einzelne oder mehrere Farben auch von meh- reren LEDs gleichzeitig erzeugt werden; so sind Kombinationen RGB, RRGB, RGGB, RGBB, RGGBB usw. möglich. Jedoch ist die Farbkombination nicht auf R, G und B beschränkt. Zur Erzeugung eines warmweißes Farbtons können beispielsweise auch eine oder mehrere bernsteinfarbige LEDs 'amber' (A) vorhanden sein. Bei LEDs mit unterschiedlichen Farben können diese auch so angesteuert werden, dass das LED-Modul im einem durch- stimmbaren Farbbereich abstrahlt. Zur Erzeugung eines weißen Lichts aus einer Mischung von blauem Licht mit gelbem Licht können auch mit einem Leuchtstoff versehene blaue LED-Chips verwendet werden, z. B. in Oberflächenmontagetechnik (z. B. TopLED) , z. B. in Thin-GaN-Technik. Dann kann ein LED-Modul auch mehrere weiße Einzel-Chips aufweisen, wodurch sich eine einfache Skalierbarkeit des Lichtstroms erreichen lässt. Die Einzel-Chips und / oder die Module können mit geeigneten Op- tiken zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. Fresnel-

Linsen, Kollimatoren, und so weiter. Es können an einem Kontakt mehrere gleichartige oder verschiedenartige LED-Module

angeordnet sein, z. B. mehrere gleichartige LED-Module auf dem gleichen Substrat. Anstelle von oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlIn- GaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs) einsetzbar. Auch können z. B. Diodenlaser verwendet werden.

Es ist zur einfachen Anbringung und flexiblen baulichen Auslegung vorteilhaft, wenn mindestens eine Lichtquelle, insbesondere alle Lichtquellen, direkt oder indirekt - z. B. über ein Substrat - auf dem Kontakt angebracht ist.

Zur gleichmäßigen Lichtabstrahlung über die Länge der Soffittenlampe ist mindestens eine Lichtquelle an jedem der Kontakte angeordnet. Es wird dann bevorzugt, wenn an jedem Kontakt die gleiche Anzahl und / oder die gleiche Art von Lichtquellen angeordnet ist.

Zum einfachen Aufbau wird es bevorzugt, wenn an jedem Kontakt genau eine Lichtquelle angeordnet ist, z. B eine weiß leuch- tende LED.

Es wird zur besonders effizienten Lichtabstrahlung ferner bevorzugt, wenn der Lichtleiter mindestens teilweise zwischen den Lichtquellen angeordnet ist.

Um eine Lichtabstrahlung der Soffitte noch gleichmäßiger zu gestalten, wird es bevorzugt, wenn eine optische Achse zumindest einer der Lichtquellen, besonders bevorzugt aller Lichtquellen, auf den jeweils gegenüberliegenden Kontakt gerichtet ist, da so eine direkte Lichtabstrahlung aus der Soffitte unterdrückt wird.

Um eine definierte Auskopplung des Lichts zu ermöglichen, wird es bevorzugt, wenn ein Oberflächenbereich des Lichtlei- ters eine geeignete Strukturierung aufweist.

Es wird dann eine Soffittenlampe bevorzugt, bei welcher die Strukturierung sich zwischen den Lichtquellen, insbesondere mittig zwischen den Lichtquellen, befindet. Die Strukturierung ist vorzugsweise um den Lichtleiter umlaufend angeord- net; bei kreiszylinderförmiger Grundform des Lichtleiters ist die Strukturierung dann vorzugsweise bezüglich einer Längsachse um den Lichtleiter umlaufend angeordnet, was einem Mantelabschnitt entspricht. Die Strukturierung kann aber auch mehrere, ggf. verschiedenartige, zusammenhängende oder ge- trennte Oberflächenbereiche aufweisen.

Es kann eine Strukturierung bevorzugt sein, die eine Aufrauhung, Prismen-Strukturen und / oder eine Bedruckung umfasst.

Um die Lichtauskopplungseffizienz weiter zu erhöhen, kann auch eine Soffittenlampe bevorzugt sein, bei welcher der Lichtleiter einen lichtstreuenden Körper umfasst. Dazu kann der Lichtleiter eine interne lichtstreuende Struktur aufweisen. Beispielsweise kann der Lichtleiter vollständig oder zum Teil aus lichtstreuendem Kunststoff hergestellt sein.

Darüber hinaus kann zur Erhöhung der Lichtauskopplung der Lichtleiter auch tailliert sein, insbesondere im mittleren Bereich, da dies eine direkte Durchstrahlung des Lichtleiters verhindert.

Zur Erhöhung der Lichtauskopplung kann auch zumindest eine, vorzugsweise alle, Lichteintrittsfläche des Lichtleiters schräg zur optischen Achse der Lichtquelle (n) orientiert sein.

Um einen Einbau der Soffitte ohne Rücksicht auf die elektrische Polung zu ermöglichen, weist die Soffittenlampe bevorzugt ferner einen Gleichrichter auf, z. B. einen Brücken- gleichrichter (Graetzschaltung) , ein Mittelpunktgleichrichter oder auch - weniger bevorzugt - einen Einweggleichrichter.

Um die Soffittenlampe an einer elektrischen Spannung betreiben können, die höher ist als ihre zulässige Betriebsspannung, oder um den Strom zu begrenzen bzw. zu stabilisieren, kann eine Soffittenlampe bevorzugt sein, die zusätzlich min- destens einen Strombegrenzer, insbesondere elektrischen Widerstand (Vorwiderstand), aufweist.

Zur Verteilung der thermischen Belastung sind vorzugsweise der Strombegrenzer, insbesondere Vorwiderstand, und der Gleichrichter auf die beiden Kontakte aufgeteilt. Ein Widerstand kann sich dann beispielsweise in der Nähe eines der Kontakte oder an diesem Kontakt befinden, während sich die Dioden in der Nähe des oder am anderen Kontakt befinden.

Zum Schutz der Soffittenlampe vor einer überspannung, insbesondere einer elektrostatischen Entladung, wird es bevorzugt, wenn die Soffittenlampe ferner eine entsprechende Schutzvorrichtung, insbesondere mindestens eine Schutzdiode, aufweist. Die Schutzdiode kann beispielsweise als eine Suppressordiode ausgestaltet sein, z. B. als eine Avalanche-

überspannungsschutzdiode . Es sind aber auch andere Schutzvorrichtungen einsetzbar, z. B. ein Varistor, Thyristor- Schutzschaltungen, und so weiter.

Dann kann jede Lichtquelle, z. B. LED-Modul, mittels einer eigenen Schutzvorrichtung abgesichert sein, oder mehrere Lichtquellen sind mittels einer gemeinsamen Schutzvorrichtung abgesichert, z. B. alle Lichtquellen der Soffitte oder alle Lichtquellen an einem Kontakt der Soffitte.

Zum einfachen und flexiblen Aufbau wird eine Soffittenlampe bevorzugt, die ferner mindestens ein an einem jeweiligen Kontakt aufgebrachtes Substrat aufweist, welches zumindest eine dem jeweiligen Kontakt zugeordnete Lichtquelle trägt, vor- zugsweise alle dem jeweiligen Kontakt zugeordneten Lichtquellen.

Zum besonders kompakten und einfachen Aufbau und kostengünstigen Zusammenbau wird es bevorzugt, wenn das Substrat zusätzlich einen Gleichrichter, einen Strombegrenzer und / oder eine Schutzvorrichtung trägt.

Das Substrat kann beispielsweise eine Platine und / oder eine Flexfolie umfassen.

Das Substrat ist zur einfachen Montage vorzugsweise auf den jeweiligen Kontakt geklebt.

Zur elektrischen Verbindung können beispielsweise ein Draht oder eine elektrische Leiterbahn zwischen den Platinen vorgesehen sein.

Die beiden Kontakte können beispielsweise über den Lichtleiter und / oder über einen zusätzlichen Schutzkolben mechanisch verbunden sein, z. B. geklemmt, gecrimpt oder geklebt.

Zur preiswerten Herstellung sind der Schutzkolben und / oder der Lichtleiter als Kunststoffspritzgussteile hergestellt.

In die Soffitte kann auch ein elektronisches Vorschaltgerät integriert sein. Dadurch kann die Soffitte insbesondere auch als Ersatz für Leuchtstofflampen dienen.

Das Verfahren zum Herstellen einer Soffittenlampe, insbesondere einer wie oben beschriebenen Soffittenlampe, weist mindestens die folgenden Schritte auf: (a) Aufbringen mindestens einer Lichtquelle auf ein Substrat und Befestigen des Substrats an einem Kontakt der Soffittenlampe.

Es wird besonders bevorzugt, wenn Schritt (a) die folgende Teilschritte, nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge, umfasst: (al) Aufbringen der mindestens einen Lichtquelle auf dem Substrat und (a2) Aufbringen mindestens eines weiteren Bauteils (z. B. Widerstand, Diode usw.) auf dem Substrat.

Es wird ferner ein Verfahren bevorzugt, das - nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge - folgende Schritte umfasst: (al) Aufbringen mindestens einer ersten Lichtquelle auf ein erstes Substrat und Aufbringen mindestens einer zweiten

Lichtquelle auf ein zweites Substrat; (a2) Aufbringen eines Gleichrichters auf dem ersten Substrat und Aufbringen eines Vorwiderstands auf dem zweiten Substrat; (b) Befestigen des ersten Substrats an einem ersten Kontakt und Befestigen des zweiten Substrats an einem zweiten Kontakt.

Es wird insbesondere ein Verfahren bevorzugt, bei dem in Schritt (b) das Befestigen ein Kleben umfasst.

In den folgenden Figuren ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer dargestellt. Dabei sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

FIG 1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze einer LED-Soffittenlampe;

FIG 2 zeigt ein Ersatzschaltbild der LED-Soffittenlampe aus

FIG 1;

FIG 3 zeigt eine Skizze einer LED-Soffittenlampe gemäß einer weiteren Ausführungsform;

FIG 4 zeigt eine Skizze einer LED-Soffittenlampe gemäß noch einer weiteren Ausführungsform.

Die Soffittenlampe 1 weist an ihren beiden gegenüberliegenden Enden elektrische Kontakte 2,3 auf, welche über einen lichtdurchlässigen Schutzkolben 4 durch Verklebung mechanisch sta- bil miteinander verbunden sind. In dem durch die Kontakte 2,3 und den Schutzkolben 4 gebildeten Innenraum 5 sind zwei weiße

Leuchtdioden 6,7, ein kreiszylinderförmiger Lichtleiter 8 und ein elektrisch leitender Verbindungsdraht 9 angeordnet.

Im Einzelnen ist eine Leuchtdiode 6 am linken Kontakt 2 ange- ordnet, und eine Leuchtdiode 7 am rechten Kontakt 3. Beide Leuchtdioden 6,7 sind an dem jeweiligen Kontakt 2,3 mittig befestigt. Ihre jeweilige optische Achse ist so auf den jeweils anderen Kontakt 3,2 gerichtet, dass sie auf der Längsachse der Soffittenlampe 1 liegen. Die zum Innenraum 5 ge- richtete Oberfläche des jeweiligen Kontakts 2,3 ist als Reflexionsoberfläche 10 ausgestaltet. Der Lichtleiter 8 ist zwischen den Leuchtdioden 6,7 angeordnet und dient zur Ein- kopplung des von den LEDs 6,7 abgestrahlten Lichts und zur folgenden möglichst seitlichen Auskopplung dieses Lichts. Insbesondere die Deckflächen 11 des Lichtleiters 8 dienen der jeweils angrenzenden Leuchtdiode 6 bzw. 7 als Lichteintrittsfläche .

Beim Betrieb der Soffittenlampe 1 strahlen die Leuchtdioden 6,7 teilweise durch die Lichteintrittsflächen 11 direkt in den Lichtleiter 8 hinein, teilweise indirekt über Reflexion an den Reflexionsoberflächen 10. Das in den Lichtleiter 8 einfallende Licht wird im Wesentlichen an einer aufgerauten Oberfläche eines mittleren Bereichs des Lichtleiters 8 defi- niert ausgekoppelt und dann durch den Schutzkolben 4 nach Außen abgestrahlt. Das Abstrahlmuster der Soffitte 1 ist in Um- fangsrichtung gleichmäßig und in Längsrichtung weit homogener als es mit einer direkten Abstrahlung von Punktquellen nach Außen erreichbar ist.

Um die Lichtauskopplungs-Effizienz weiter zu erhöhen, ist der Lichtleiter 8 aus lichtstreuendem Kunststoff vom Typ Plexiglas df22 hergestellt.

Die Leuchtdioden 6,7 sind jeweils auf einer Platine 12 bzw. 13 aufgebracht, welche wiederum auf den jeweiligen Kontakt 2,3 aufgeklebt ist. Auf der linken Platine 12 des linken Kon-

takts 2 ist ferner ein Strombegrenzer in Form eines Vorwiderstands (ohne Abb.) und auf der rechten Platine 13 des rechten Kontakts 3 ein Brϋckengleichrichter (ohne Abb.) angebracht. Der Verbindungsdraht 9 dient zur Kontaktierung der beiden Platinen 12,13. Nicht abgebildet ist eine gleichwohl vorhandener gemeinsame Schutzdiode zum Schutz beider LEDs 6,7. Die Funktionsweise dieser elektrischen bzw. elektronischen Bauteile (Treiberbauteile) wird in FIG 2 näher erläutert.

FIG 2 zeigt ein Ersatzschaltbild der elektrisch verschalteten Komponenten aus FIG 1. Den Kontakten 2,3 ist zunächst ein Brückengleichrichter 14 nachgeschaltet, welcher auf bekannte Weise mit vier Dioden 15 aufgebaut ist. Dieser Gleichrichter 14 dient dazu, einen Einbau der Soffitte ohne Rücksicht auf die elektrische Polung zu ermöglichen. Den in Reihe geschalteten Leuchtdioden 6,7 ist eine gemeinsame Schutzdiode 16 parallel geschaltet, welche die Leuchtdioden 6,7 insbesondere vor einer elektrostatischen Entladung schützt. Mit den Leuchtdioden 6,7 ist ein Vorwiderstand 17 zur Strombegrenzung in Reihe geschaltet.

In FIG 3 ist eine Soffittenlampe 18 gezeigt, bei der zur Erhöhung der Lichtauskopplung der Lichtleiter 19 im mittleren Bereich tailliert ist, was eine direkte Durchstrahlung des Lichtleiters 19 verhindert. Zur Erreichung eines ähnlichen

Effekts ist in FIG 4 eine Soffittenlampe 20 dargestellt, bei der die Lichteintrittsflächen 21 des Lichtleiters 22 schräg zur optischen Achse O der LEDs 6,7 orientiert sind.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorliegende Ausführungsform beschränkt.

In einer alternativen Ausgestaltung sind beispielsweise die zum Innenraum gerichteten Oberflächen der Kontakte nicht re- flektierend; dafür ist der öffnungswinkel des von den Leuchtdioden abgestrahlten Lichts vorzugsweise so beschränkt, dass ein Großteil oder das gesamte Licht der Leuchtdioden durch

die Lichteintrittsflächen in den Lichtleiter fällt. Dazu können die Leuchtdioden mit einer Optik ausgerüstet sein, z. B. einer Fokussierungslinse . Alternativ kann der Lichtleiter an seinen Enden konkav gewölbte Deckflächen aufweisen, dies sich seitlich weiter um die LED(s) legen als eine plane Oberfläche; hierbei kann eine einem sog. CPC ("Compound Parabolic Concentrator") ähnliche Ausgestaltung bevorzugt sein.

Auch kann grundsätzlich auf den Schutzkolben verzichtet wer- den, der Lichtleiter kann dann beispielsweise so ausgestaltet und angeordnet sein, dass dessen Manteloberfläche gleichzeitig die Abstrahloberfläche der Soffitte darstellt.

Auch kann von der zylindrischen Grundform abgewichen werden.

Bezugszeichenliste

1 Soffittenlampe

2 Kontakt 3 Kontakt

4 Schutzkolben

5 Innenraum

6 LED

7 LED 8 Lichtleiter

9 Verbindungsdraht

10 Reflexionsoberfläche

11 Deckfläche

12 Platine 13 Platine

14 Brückengleichrichter

15 Diode

16 Schutzdiode

17 Vorwiderstand 18 Soffittenlampe

19 Lichtleiter

20 Soffittenlampe

21 Lichteintrittsfläche

22 Lichtleiter B Oberflächenbereich L Längsachse O Optische Achse