DE202013100580U1

DE202013100580U1 - Leuchtmittel-Anordnung mit optimierter Kühlung

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Publication number: DE202013100580U1
Application number: DE202013100580U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2013-04-08
Anticipated expiration: 2023-02-09

Abstract

Leuchtmittel-Anordnung an Leuchten, wobei das Außenprofil der Leuchte aus mindestens einem schlanken und vorzugsweise stabförmigen Außenprofilelement (2) besteht, welches lediglich einen geringen Teil der Gesamtoberfläche der Leuchte einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (1) an einem oder mehreren das Außenprofil der Leuchte bildenden Außenprofilelementen (2) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Leuchtmittel-Anordnung an Leuchten mit optimierter Kühlung, insbesondere aber nicht ausschließlich für LEDs, Halogen-Leuchtmittel und weitere.
Stand der Technik
Herkömmliche Leuchten und Leuchtmittel-Profile weisen oftmals eine linear oder flächig verteilte Anordnung ihrer Leuchtmittel auf, teilweise unter Einsatz des Profils als Gehäuse und zur Kühlung. In diesem Zusammenhang seien die Druckschriften DE 20 2011 104 306 U1 , DE 20 2012 103 596 U1 , DE 20 2008 007 862 U1 , DE10 2009 060 434 A1 , EP 1 729 059 A2 , EP 1 659 337 A1 beispielhaft erwähnt.
Bei Leuchten der zuvor genannten Art stellt das Profil jedoch kein struktur- und konturbildendes Element der Leuchte dar, an das sich weitere Außenflächen anschließen. Es handelt sich vielmehr um Konstruktionen, die angeschraubt, eingebaut oder eigenständig verwendet werden. Nachteilig hierbei ist, dass eine Kühlung der Leuchtmittel – insbesondere bei der Verwendung von LEDs – nicht unmittelbar über das Profil bzw. das Gehäuse der Leuchte erfolgt, sondern in der Regel zusätzliche Kühlelemente, Kühlkörper oder dergleichen geeignete Kühlmittel an der Leuchte und/oder an den Leuchtmitteln angeordnet werden müssen, um eine ausreichende Kühlung der Leuchtmittel zu gewährleisten. Zudem existieren bei den bekannten Leuchten und Leuchtmittel-Profilen weitere strukturelle und/oder konturbildende Elemente.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Leuchtmittel-Anordnung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik bekannten Leuchtmittel-Anordnungen eine optimierte Kühlung aufweist und bei der eine Integration der Leuchtmittel bzw. der Leuchtmittel-Kühlung in die Geometrie der Leuchte bzw. an den die Außenstruktur bildenden Profilen (einteilig oder geteilt) erfolgt, welche in Summe das Gehäuse der Leuchte bilden, so dass im Wesentlichen keine weiteren Strukturen für die Statik der Leuchte und/oder die Kühlung der Leuchtmittel notwendig sind. Im Speziellen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung mithin darin, eine Leuchtmittel-Anordnung zu schaffen, die gegenüber dem Stand der Technik bekannten Leuchtmittel-Anordnungen die erforderliche Kühlleistung durch die tragende und geometriebildende Struktur der Leuchte erbringt.
Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Leuchtmittel-Anordnung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Danach ist eine Leuchtmittel-Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel an einem oder mehreren das Außenprofil der Leuchte bildenden Außenprofilelementen angeordnet ist. Als Außenprofil oder Außenprofilelement seien nachstehend sämtliche die struktur- und konturbildenden Elemente einer Leuchte verstanden, an die sich keine weiteren Außenflächen mehr anschließen, welche mithin Wärme direkt an die Umgebung der Leuchte abgeben können. Das Außenprofil der Leuchte besteht erfindungsgemäß aus mindestens einem schlanken und vorzugsweise stabförmigen Außenprofilelement (nachstehend als Profil bezeichnet), welches lediglich einen geringen Teil der Gesamtoberfläche der Leuchte einnimmt (< 20%).
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Leuchtmittel-Anordnung besteht darin, dass die Leuchtmittel unmittelbar über das Außenprofil bzw. das Außenprofilelement der Leuchte gekühlt werden. Hierzu sollte erfindungsgemäß das Außenprofil bzw. das Außenprofilelement der Leuchte aus einem gut wärmeübertragenden Material bestehen. Durch die optimale Wärmeabfuhr an den Außenprofilen bzw. den Außenprofilelementen sind somit keine zusätzlichen Kühlelemente, Kühlkörper oder dergleichen geeignete Kühlmittel an der Leuchte und/oder an den Leuchtmitteln mehr erforderlich, um eine ausreichende Kühlung der Leuchtmittel zu gewährleisten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Leuchtmittel-Anordnung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von der Zusammenfassung in einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
In den Zeichnungen zeigen
1a, b eine Unterscheidung zwischen der konventionellen Leuchtmittel-Anordnung (1a) sowie der erfindungsgemäßen Leuchtmittel-Anordnung (1b);
2 eine schematische Ansicht einer LED an dem Profil einer Leuchte;
3 eine schematische Seitenansicht sowie einen Schnitt mehrerer in einer Reihe angeordneter LEDs an einem Profil;
4 eine schematische Ansicht eines speziellen Profils;
5 eine beidseitige Anordnung von LEDs an einem Profil;
6 eine Reflektoranordnung, bei der die LEDs in Richtung der Anschlussflächen emittieren;
7 die winklige Anordnung der LEDs an einem Profil;
8 eine an den LEDs integrierte Optik;
9 eine Ausführung von Profil und Anschlussflächen in der Weise, dass ein Spalt zwischen den Bauteilen entsteht;
10a, b, c eine besondere Ausführungsform der in 9 dargestellten Anordnung mit Abstandselementen;
11a, b besondere Ausgestaltungen einer Leuchte, welche eine bessere Kühlleistung bewirken;
12a, b, c unterschiedliche äußere Geometrien der Profile in Modulbauweise;
13 unterschiedliche Profile für Leuchten mit Mantelfläche;
14 unterschiedliche Profile für offene Leuchten;
15a, b und 16 unterschiedliche Anordnungen und Formen von Profilen.
Ausführung der Erfindung
Die 1a und 1b veranschaulichen den Unterschied zwischen der konventionellen Leuchtmittel-Anordnung (1a) sowie der erfindungsgemäßen Leuchtmittel-Anordnung (1b). Wie aus 1b ersichtlich, sind die Leuchtmittel (hier LEDs) 1 erfindungsgemäß an einem die Leuchte bildenden Außenprofil aus mehreren Profilen 2 angeordnet.
2 zeigt eine schematische Ansicht einer LED 1 an dem Außenprofil einer Leuchte.
3 zeigt eine schematische Ansicht mehrere in einer Reihe angeordneter LEDs 1 an einem Profil 2. Die Gesamt-Leuchtleistung der Leuchte resultiert neben der Leistung der einzelnen LEDs 1 aus dem Abstand der LEDs 1 zueinander, der Länge und Anzahl der in der Leuchte verwendeten Profile 2. Im Sonderfall (Spot) kann die Linie zu einem Punkt werden, d. h. es wird nur eine LED 1 verbaut.
4 zeigt eine schematische Ansicht eines speziellen Profils 2. Das Profil 2 kann für die Aufnahme der Anschlussflächen 3 zweigeteilt werden. Es muss hierbei auf einen guten Wärmeübergang zwischen dem inneren Profil 2b und dem äußeren Profil 2a geachtet werden, da ansonsten nur noch eine kleine Wärmemenge am äußeren Profil 2b ankommt.
5 zeigt eine beidseitige Anordnung von LEDs 1 an dem Profil 2 einer Leuchte.
Eine besondere Bauform ist die Reflektoranordnung, bei der die LEDs 1 in Richtung der Anschlussflächen emittieren, wie dies in 6 dargestellt ist.
Eine weitere Spezialbauform findet Anwendung, wenn die Abstrahlrichtung der LEDs 1 normal zum Profil 2 nicht für die gewünschte Ausleuchtung geeignet ist. In diesem Fall können die LEDs 1 in einem Winkel zum Profil 2 angeordnet werden (7).
Darüber hinaus kann eine Optik 9 integriert werden, welche die Ausbreitung des Lichts der LED 1 verändert (bündeln oder streuen, in horizontaler und vertikaler Richtung; 8).
Die Kühlleistung der Profile 2 lässt sich dadurch erhöhen, dass bei Anschlussflächen mit guter Wärmeleitfähigkeit für einen guten Wärmeübergang zwischen Profil 2 und Anschlussfläche 3 gesorgt wird. Der Sonderfall ist die Integration der Anschlussfläche im Profil 2.
Die Kühlleistung der Profile 2 lässt sich ferner dadurch erhöhen, dass bei Anschlussflächen 3 mit schlechter Wärmeleitfähigkeit, ein Spalt 4 zwischen Profil 2 und Anschlussfläche 3 entsteht, durch den die Luft strömen (Luftströmung 14) kann, 9. Der Spalt 4 kann konstruktiv durch ein Abstandselement 5b (vorzugsweise Klammern) oder ein Abstandselement 5a sichergestellt werden, welche/welches auf den Kanten der Anschlussflächen 3 sitzt (10a, b, c).
Bei einem Abstandsprofil (nach meiner Bezeichnung oben Abstandsprofil 5a) aus schlecht wärmeleitendem Material ist es überdies vorteilhaft, wenn die Kontaktflächen am Profil 2 gering sind.
Die Kühlleistung kann weiter durch die Verwendung eines Materials für das Abstandselement 5a mit guten Wärmeleiteigenschaften gesteigert werden. In diesem Fall sollten die Kontaktflächen am Profil 2 – für einen guten Wärmeübergang – möglichst groß sein.
Eine Steigerung der Kühlleistung kann weiter dadurch erreicht werden, dass oben in der Leuchte Öffnungen 6 vorgesehen sind, an der die warme Luft aus der Leuchte austreten (Thermik 15) (11a) kann und/oder durch Integration eines Lüfters 7 an der Leuchte (11b).
Die 12a, b, c zeigen unterschiedliche äußere Geometrien der Profile 2 in Modulbauweise. Ein Modul 16 besteht im Wesentlichen aus dem Profil 2 (in der Regel ein Strangpressprofil), den LED-Leuchtmitteln und der elektrischen Kontaktierung der Leuchtmittel 1. Die Module unterscheiden sich prinzipiell durch die Größe sowie durch den Winkel, in dem die Anschlussflächen 3 zum Profil 2 stehen, dadurch, ob es sich um die Standartkonfiguration oder einen der beschriebenen Sonderfälle handelt, ob sich auf einer Profilseite oder auf beiden Profilseiten LEDs befinden und ob eine Optik zum Einsatz kommt.
Prinzipiell kann ein Profil 2 für sehr unterschiedliche Leuchten verwendet werden. Die äußere Geometrie der Leuchten wird durch die Module und die Anschlussflächen gebildet (siehe die 12a, b, c).
Wie aus den 13–16 ersichtlich, lässt sich aus den Modulen eine Produktfamilie von Leuchten aufbauen: unter Verwendung einer Anzahl an Modulen in einer Leuchte (für Leuchten mit Mantelfläche (13), für offene Leuchten (14); über die Anordnung und Form der Profile 2 in Längsrichtung, gerade oder gebogen (in beiden Richtungen quer zur Profillängsachse (15); über die Anbindung der Profile 2 an die Außenflächen (16) und über die Ausführung der Anbindungsflächen (transparent bzw. transluzent oder opak).
Ein Merkmal der Produktfamilie ist es, dass optional – die Leuchten sind vorteilhaft modular erweiterbar – mehrere Leuchtmittelarten (z.B. LED- und Halogen-Leuchtmittel) und Anordnungen der Leuchtmittel (z.B. linear in den Modulen, Deckenfluter etc.) möglich sind. In einer Stehleuchte sind z.B. die folgenden Beleuchtungsmodule möglich: LEDs an Innen- und Außenseite der Profile 2 (Modul), eine Reihe von Halogenleuchtmitteln im Inneren der Leuchte, ein LED-Deckenfluter und ein Halogen-Deckenfluter.
Die einzelnen Leuchtmittel-Anordnungen sind vorzugsweise getrennt ausgeführt oder können in Gruppen schaltbar und optional getrennt gedimmt werden. Durch entsprechende Ausstattung der Leuchten (Kombination von Beleuchtungs-Modulen) können die Leuchten ein breites Spektrum an Beleuchtungsverhältnissen abdecken, von geringer Lichtintensität und warmen Lichtfarben (gedimmte Halogenleuchtmittel) bis hin zu einer hellen Ausleuchtung des Raumes (hohe LED-Leistung). Auch besteht die Möglichkeit, zwischen direkter und indirekter Ausleuchtung zu wählen oder diese miteinander zu kombinieren. Die Leuchte kann direkt (elektrischer Kontakt) oder über eine Fernsteuerung angesteuert werden.
Optional ist eine Beleuchtungssteuerung mit Lichtprogrammen vorgesehen. Diese kann eigenständig ausgeführt sein oder in eine vorhandene Haussteuerung eingebunden werden. In einer weiteren Ausführung ist die Ansteuerung über einen PC, Tablet oder Smartphone möglich.
In einer weiteren nicht bildlich dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind linienförmig angeordneten LEDs in vorkonfigurierten LED-Stripes vorgesehen, in denen eine Gruppe von LEDs mit einem Vorwiderstand zusammengefasst sind und in dieser Anordnung mit einer konstanten Spannung betrieben werden können. Diese LED-Stripes können auf den Profilen 2 aufgebracht werden. Üblicherweise sind die LED-Stripes mit einem Klebeband versehen und können daher einfach aufgeklebt werden.
Eine einfache und kostengünstige Bauform von linienförmig angeordneten LEDs sind vorkonfigurierte LED-Stripes, in denen eine Gruppe von LEDs mit einem Vorwiderstand zusammengefasst sind und in dieser Anordnung mit einer konstanten Spannung betrieben werden können. Diese können dann auf den Profilen 2 aufgebracht werden. Üblicherweise sind die LED-Stripes mit einem Klebeband versehen und können daher einfach aufgeklebt werden. Diese LED-Stripes weisen jedoch konzeptbedingt einen Nachteil auf. Ca. 20–25% der Energie werden in dem Widerstand in Wärme umgesetzt. Neben dem Energieverlust führt dieses auch zu einer zusätzlichen Wärmeentwicklung und damit zu der Notwendigkeit mehr Kühlleistung zu erbringen.
Dieser kann erfindungsgemäß dadurch vermieden werden, dass LEDs in linienförmigen Clustern, in Reihe und/oder parallel geschaltet, zusammenfasst und diese an einer Konstantstromquelle betrieben werden.
Innerhalb einer Leuchte werden dann mehrere dieser Einheiten aus LED-Cluster und Konstantstromquelle verwendet. In der Leuchte ist in dieser Ausführungsform eine Anzahl von Steckplätzen vorhanden, in denen die benötigte Anzahl von Konstantstromquellen gesteckt werden können. Dieses ist vom Prinzip vergleichbar mit dem PCI-Bus System von Computern, wo ebenfalls eine Anzahl von Steckplätzen vorgehalten ist.
Für die getrennte Steuerung von Leuchtmittelanordnungen kann es ferner sinnvoll sein, dass mehrere dieser Steckplatzgruppen innerhalb einer Leuchte vorhanden sind.
Die erfindungsgemäße Leuchtmittel-Anordnung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr sind eine Vielzahl von Ausgestaltungsvariationen denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung Gebrauch machen.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtmittel
2,2a,2b: Profil
3: Anschlussfläche/n
4: Spalt
5a: Abstandselement
5b: Abstandselement / Klammer
6: Öffnung
7: Lüfter
8: Wärme
9: Optik
10: Innenseite
11: Außenseite
12: möglicher Konstruktionsboden
13: Außenfläche
14: Luftströmung
15: Thermik
16: Modul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202011104306 U1 [0002]
DE 202012103596 U1 [0002]
DE 202008007862 U1 [0002]
DE 102009060434 A1 [0002]
EP 1729059 A2 [0002]
EP 1659337 A1 [0002]

Claims

Leuchtmittel-Anordnung an Leuchten, wobei das Außenprofil der Leuchte aus mindestens einem schlanken und vorzugsweise stabförmigen Außenprofilelement (2) besteht, welches lediglich einen geringen Teil der Gesamtoberfläche der Leuchte einnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Leuchtmittel (1) an einem oder mehreren das Außenprofil der Leuchte bildenden Außenprofilelementen (2) angeordnet ist.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Außenprofilelement (2) der Leuchte aus einem gut wärmeübertragendem Material besteht.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Reflektoranordnung ist, bei der die Leuchtmittel (1) in Richtung der Anschlussflächen (3) emittieren,
Leuchtmittel-Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel (1) winklig zum Profil (2) angeordnet sind.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Optik vorgesehen ist, welche die Ausbreitung des Lichts der Leuchtmittel (1) verändert.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spalt (4) zwischen Profil (2) und Anschlussfläche (3) vorgesehen ist, durch den Luft strömen kann, wobei der Spalt (4) vorzugsweise konstruktiv durch mindestens ein Abstandselement (5b), vorzugsweise eine Klammer, oder mindestens ein Abstandselement (5a), vorzugsweise ein Profil, sichergestellt wird, welche/welches auf den Kanten der Anschlussflächen (3) angeordnet ist.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass oben in der Leuchte Öffnungen (6) vorgesehen sind, an der die warme Luft aus der Leuchte austreten kann und/oder durch Integration eines Lüfters (7) an der Leuchte.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Modulbauweise vorgesehen ist, wobei ein Modul im Wesentlichen aus dem Profil (2), den Leuchtmitteln (1) und der elektrischen Kontaktierung der Leuchtmittel (1) besteht.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl an Modulen in einer Leuchte für Leuchten mit Mantelfläche (13) oder für offene Leuchten (14) vorgesehen ist.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung und Form der Profile (2) in Längsrichtung erfolgt, gerade oder gebogen, (in beiden Richtungen quer zur Profillängsachse (15) sowie über die Anbindung der Profile (2) an die Außenflächen (16) und über die Ausführung der Anbindungsflächen, transparent bzw. transluzent oder opak.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtmittel-Anordnungen getrennt ausgeführt sind oder in Gruppen schaltbar und optional getrennt gedimmt werden und/oder dass zwischen direkter und indirekter Ausleuchtung gewählt werden kann oder diese miteinander kombiniert werden können, wobei die Leuchte direkt – elektrischer Kontakt – oder über eine Fernsteuerung angesteuert wird.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungssteuerung mit Lichtprogrammen vorgesehen ist, welche eigenständig ausgeführt oder in eine vorhandene Haussteuerung eingebunden ist.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung über einen PC, Tablet oder Smartphone erfolgt.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vorkonfigurierte LED-Stripes, in denen eine Gruppe von LEDs mit einem Vorwiderstand zusammengefasst sind und in dieser Anordnung mit einer konstanten Spannung betrieben werden können, auf den Profilen (2) aufgebracht sind.
Leuchtmittel-Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass LEDs in linienförmigen Clustern, in Reihe und/oder parallel geschaltet, zusammenfasst und diese an einer Konstantstromquelle betrieben werden.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Leuchte mehrere dieser Einheiten aus LED-Cluster und Konstantstromquelle verwendet werden, wobei in der Leuchte eine Anzahl von Steckplätzen vorhanden ist, in denen die benötigte Anzahl von Konstantstromquellen gesteckt werden können.
Leuchtmittel-Anordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere dieser Steckplatzgruppen innerhalb einer Leuchte vorhanden sind.