High Power LED Flachleuchte

Abstract

 Leuchtkörper für die Beleuchtung von Räumen im öffentlichen und privaten Bereich, der möglichst flach und auch nachträglich, ohne Beeinträchtigung des lichten Raummasses, einfachst zu befestigen ist, bestehend aus einem Befestigungsteil 5, einer mit High Power LED 2 bestückten Platine 4, einer Klebeschicht 3, einer Abdeckplatte 1. Die Flachleuchte ist als Anbauleuchte wie auch als Unterputz Variante einsetzbar.

Beschreibung

Erfindungsgebiet

[0001] Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Leuchtkörper für die Beleuchtung von Räumen im öffentlichen und privaten Bereich zu schaffen, der möglichst flach und auch nachträglich, ohne Beeinträchtigung des lichten Raummasses, einfachst zu befestigen ist. Zusätzlich soll der Wärmestrom optimal abgeführt werden um die Lebensdauer der High Power LED auf die Lebensdauer der gesamten Leuchte anzuheben um ein vorzeitiger Austausch der Flachleuchte zu eliminieren. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es eine Lampe zu schaffen, die ohne Beeinträchtigung der baulichen Begebenheiten in die Oberfläche eines Betonelementes integriert werden kann.

Hintergrund der Erfindung

[0002] LED Beleuchtungen werden in vielen Bereichen angewendet. Eine Klasse von LED Anwendungen ist in der Regel für den Ersatz von herkömmlichen Leuchtmitteln ausgelegt und dadurch in der Geometrie relativ voluminös. Eine andere Klasse ist die Anwendung von LED in Designerlampen und kundenspezifisch Applikationen. Eine Gruppe von diesen Anwendungen ist die der Flachleuchten. Bekannt ist aus der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2004 00 810 U1 eine beleuchtete Fliesse die wie eine herkömmliche Fliesse in den Boden-oder Wandaufbau eingebettet werden kann. Der in dieser Gebrauchsmusterschrift beschriebene Aufbau umfasst eine Platine mit Abstandhalter und eine von unten beleuchtete Fliessenplatte. Dabei kann die Fliessenplatte mit einem Filter für die optische Gestaltung versehen werden.
Eine weitere Ausführung einer flachen Leuchte ist in der Publikation WO 2009/004511 A1 beschrieben. Bei dieser Ausführung sind LED's in einem Hohlraum zwischen reflektierenden Flächen beschrieben, wobei das Licht durch die den LED gegenüberliegende Seite angeordneten Öffnungen austreten kann. Eine weitere Anordnung ist die Anordnung der LED auf der Lichtaustrittsfläche, wobei das Licht auf der gegenüberliegenden Seite reflektiert und durch Öffnungen zwischen den LED's austreten kann.
Ferner ist eine Publikation bekannt (WO 2008/026170 A2), in der die Anordnung der LED auf eine Weise gelöst ist, bei der die Innentemperatur eines Raums durch die Beleuchtung kaum möglich ist. Bei dieser Erfindung werden die LED's auf eine Isolier-Glasscheibe angeordnet, wobei der Wärmestrom auf der Lichtaustrittsfläche gegenüberliegender Seite abgeführt wird.
Gemeinsam diesen Anordnungen ist, dass zwischen der Lichtaustrittsfläche und den LED's ein Zwischenraum besteht. Ausserdem wird durch den beschriebenen Aufbau der verfügbare Raum nicht optimal genutzt und durch die isolierende Wirkung des Mediums auf der Lichtaustrittsseite der LED's wird die Lebensdauer der Leuchte vermindert.
Eine weitere Bauweise einer Beleuchtung ist in der Schrift EP 0900 971 B beschrieben. In dieser Veröffentlichung werden LED auf ein Glassubstrat aufgebracht und die Stromzuführung wird mittels aufgedampften Leiterbahnen gelöst. Der Nachteil dieser Anordnung ist die relativ kleine Wärmekapazität des Glases und der beschränkte Leiterquerschnitt der aufgedampften Leiterbahnen. Durch diese Limitierungen lassen sich High Power LED nur ungenügend kühlen und somit ist diese Anordnung für Lampen ungeeignet.

Zusammenfassung der Erfindung

[0003] Zweck der Erfindung ist es, eine Lampeneinheit zu schaffen, die möglichst flach baut und somit ohne weiteres als Aufbaulampe eingesetzt werden kann. Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, die Lampe so flach zu bauen, dass sie zwischen einer Betonstrukturoberfläche und der Armierung platziert werden kann.

[0004] Die minimal notwendigen Funktionseinheiten einer Lampeneinheit sind erfindungsgemäss wie folgt beschrieben:

[0005] Ein Befestigungsteil 5 dient zur Befestigung einer mit High Power LED's 2 und elektronischen Bauteilen 19 bestückten Platine an einen Untergrund. Das Befestigungsteil 5 dient zugleich als Wärmeübertragungsmittel von der Platine 4 zur Befestigungsfläche 7'. Vorzugsweise besteht das Befestigungsteil 5 aus einem Federstahlblech. Zwischen dem Befestigungsteil 5 und dem Untergrund 7 bzw. der Platine 4 kann zwecks Erhöhung des Wärmeüberganskoeffizientes eine Wärmeleitpaste 17 angebracht werden.

[0006] Die Platine 4, die als Träger für die elektronische Schaltung 18, 19 und der High Power LED's 2 genutzt wird, kann in das Befestigungsteil eingerastet werden. Vorzugsweise besteht die Platine 4 aus einem wärmeleitenden Material wie Aluminium, Kupfer oder dergleichen.
Die Schaltung 18, 19 auf der Platine 4 mit den High Power LED's 2 ist vorzugsweise in SMD-Technologie ausgeführt. Um die optischen Eigenschaften zu verbessern kann die bestückte Seite der Platine 4 mit einer Farbe beschichtet werden. Vorzugsweise ist die Farbbeschichtung der Platine 4 in einer annähernd gleichen Farbe wie die Lichtfarbe der High Power LED's 2 gehalten. Zum Erzielen spezieller Effekte können auch andere Farben verwendet werden.

[0007] Auf der Lichtaustrittsfläche wird eine möglichst lichtdurchlässige, dünne und flexible und dauerelastische Klebeschicht 3 aufgebracht die mit einer lichtdurchlässigen robusten Abdeckplatte 1 verbunden wird. Die dauerelastische Verbindung (Klebeschicht 3) zwischen der Platine und der Abdeckplatte verhindert grössere Scherspannungen zwischen den elektronischen Bauteilen 19, High Power LED's 2 und den Leiterbahnen 18 auf der Platine 4. Um spezielle, optische Effekte zu erzielen kann die Klebeschicht 3 eingefärbt sein. Typischerweise ist die Klebeschichtdicke zwischen den elektronischen Bauteilen 18 und den High Power LED's 2 zur abschliessenden Platte 1 kleiner als 1 mm, um den Wärmeübergang von der High Power LED 2 zur Abdeckplatte 1 möglichst nicht zu behindern.

[0008] Die Abdeckplatte 1 ist aus einem lichtdurchlässigen Material gefertigt. Vorzugsweise ist dieses Material aus einem Glas, um die Wärme besser abführen zu können und um eine erhöhte Kratzfestigkeit zu erreichen. Andere Materialien wie Kunststoff können jedoch auch als Abdeckplatte 1 genutzt werden. Um spezielle Effekte zu erzielen, kann die Abdeckplatte 1 eingefärbt oder die Oberflächen bedruckt sein. Temperiertes Glas oder Verbundsicherheitsglas kann zur Vermeidung von Unfallgefahren auch eingesetzt werden. Durch die Wahl von entsprechenden dickeren oder im Aufbau besonderen Gläsern können auch vandalenresistente Beleuchtungen gebaut werden.

[0009] Eine auf der oben beschriebenen Weise aufgebaute High Power LED - Flachleuchte ist in ihrem Aufbau typischerweise flacher als 10 mm und kann ohne Beeinträchtigung des Lichtmasses eines Raumes, ein- bzw. angebaut werden.
Die Flachleuchte lässt sich mit einer oder einer Vielzahl von High Power LED's 2 als lineare oder als flächige Leuchte ausbilden. Quadratische oder rechteckige Ausführungen sind wegen geringeren Herstellungskosten vorzuziehen. Andere, beliebige Formen wie runde, gebogene oder vieleckige Leuchten sind aber auch denkbar. Der geometrischen Anordnung der High Power LED's 2 sind keine Grenzen gesetzt sofern die thermischen Bedingungen der High Power LED's 2 eingehalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0010] 

Fig 1: Schnitt durch eine Lampe

Fig 2: Schnitt durch die Einzelteile der Lampe vor dem Verpressen

Fig 3: Fig 3 zeigt den Wärmestrom der High Power LED

Fig 4: Einbau der Leuchte in eine Betonstruktur

Fig 5: Schalung der Aussparung im Beton für den flächenbündigen Einbau in Beton

Fig 6: Vorbereitetes, einbaufertiges Schalungsteil bestehend aus 5, 12, 13, 15

Fig 7: Montage der Platine 4 auf das Befestigungsteil 5

Legende:

[0011] 

1

Abdeckplatte

2

High Power LED (Light Emitting Diode)

3

Klebeschicht

4

Platine

4'

Nocken an der Platine

5

Befestigungsteil

5'

rastendes Federelement am Befestigungsteil

6

Schraube

7

Untergrund

7'

Befestigungsfläche

8

Klebschichtdicke zwischen High Power LED und Abdeckplatte

9

Fugendichtung

10

Betonelement

11

Schalung

12

Distanzstück

13

Nagel

14

Armierungseisen

15

Schlaudern

16

Anschlussrohr

17

Wärmeleitpaste

18

Leiterbahnen

19

elektronische Bauelemente

20

Nocken

21

Federzunge

Ausführungsbeispiele:

[0012] Eine Ausführung betrifft die Ausführung als Anbauleuchte wie beispielhaft in Fig 1 ausgeführt. Das Befestigungsteil 5 ist bei dieser Variante als Federstahlelement ausgeführt. Das Federstahlelement wird mittels Schrauben 6 auf den Untergrund 7 aufgeschraubt. Um den Wärmetransport von der Platine 2 auf den Untergrund zu erhöhen kann eine Wärmeleitpaste 17 zwischen Befestigungsteil 5 und Untergrund, sowie zwischen Platine 2 und Befestigungsteil 5 aufgebracht werden. Durch Aufpressen der Platine 2 auf das Befestigungsteil 5 verbinden sich diese über zwei oder mehrere an der Platine angeordneten Nocken 20 und der Federzunge 21.
Anwendungen sind unter anderem denkbar in Aufzugskabinen, in Gebäuden zur Flurbeleuchtung und dergleichen

[0013] Eine weitere mögliche Anwendung der Flachleuchte ist die Anwendung als Unterputzlampe wie in Fig 4 dargestellt, bei der die Anordnung der Lampe flächenbündig mit der Oberfläche ist. Bei dieser Anwendung wird das Befestigungsteil 5 in einer Vertiefung, die der Dicke der Flachleuchte entspricht, angebracht. Um die Flachleuchte gegen eindringen von Wasser, Feuchtigkeit oder Schmutz zu schützen und abzudichten, kann beispielsweise mittels Silikon, Acryl oder einem ähnlichen Material eine Fugendichtung 9 zwischen der Flachleuchte und der umgebenden Oberfläche angebracht werden. Eine derart eingesetzte Flachleuchte kann vorzugsweise als flächenbündiges Beleuchtungselement für die Beleuchtung von Unterführungen, Fluren und dergleichen verwendet werden. Speziell auch der Einsatz einer derartigen Lampe im öffentlichen Bereich ist denkbar.

[0014] Eine Variante der Unterputzlampe sieht ein Schalungsteil (Fig 6) vor, das in die Schalung einer Betonstruktur eingelegt wird wie beispielhaft in Fig 5 dargestellt. Das Schalungsteil (Fig 6), bestehend aus 5, 12, 13, 15 ist so ausgebildet, dass die Aufnahmen für die Flachleuchte ein integraler Bestandteil des Schalungsteils ist. Des Weiteren können, zur Erhöhung der Wärmeabfuhr, Schlaudern 15 als Kühlrippen ausgebildet an das Schalungsteil (5, 12, 13, 15) angebracht werden. Die äusserst flache Bauweise erlaubt den Einbau der Lampe an eine beliebige Stelle einer Betonstruktur ohne die Platzierung der Armierungseisen 14 zu beeinflussen. Die im Betonbau notwendige Überdeckung der Armierungen von ca 30mm können durch die flache Bauweise der Lampe mühelos eingehalten werden.

Verfahren zur Herstellung der Lampeneinheit

[0015] Die Platine 4 wird mit der Klebeschicht 3 und der Abdeckplatte 1 verpresst. Das Verpressen kann zur Vermeidung von Blasenbildung auch unter Vakuumbedingungen erfolgen. Durch das Verpressen der Platten wird der Klebstoff verdrängt und die elektronischen Bauteile 2, 19 sind in der Klebschicht eingebettet. Die dabei auftretenden Scherkräfte auf die elektronischen Bauteile führen durch die relativ geringe Viskosität des verwendeten Klebstoffes, vorzugsweise einer 3M VHB Folie, nicht zu Beschädigungen der Bauteile und Abreissen der Lötstellen.

Ansprüche

1. Flachleuchte bestehend aus einer mit High Power LED's 2 bestückten Platine 4 und einer lichtdurchlässigen Abdeckplatte 1 die mit einem Klebstoff 3 verklebt sind und einem Befestigungsteil 5, das an der Platine 4 einrastet wobei das Befestigungsteil 5 mittels Schrauben 6 auf einen beliebigen Untergrund 7 befestigt werden kann, dadurch gekennzeichnet dass die Flachleuchte eine Dicke von kleiner als 10mm aufweist

2. Flachleuchte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dauerelastische Klebstoff die elektronischen Bauteile umgibt.

3. Flachleuchte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff 3 aus einer doppelseitig klebenden Folie, vorzugsweise einer 3M FHB-Folie, besteht.

4. Verfahren zum Verkleben einer Flachleuchte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebeflächen bei einer Temperatur von < 40 Grad miteinander verpresst werden.

5. Flachleuchte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen LED 2 und Abdeckplatte 1 < 1 mm ist um den Wärmetransport möglichst wenig zu beeinflussen.

6. Flachleuchte gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Flachleuchte im Raum der notwendigen Beton-Überdeckung von Armierungseisen eingebaut werden kann.

7. Flachleuchte gemäss Anspruch 1 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet dass das Schalungsteil, das in die Armierung eingelegt wird, alle Schnittstellen zur Flachleuchte eingearbeitet hat.

8. Flachleuchte gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlaudern für die Befestigung des Schalungsteils im Beton zur Verbesserung des Wärmeflusses in die Betonstruktur genutzt werden.

9. Flachleuchte gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserdichtheit durch eine einzuspritzende, dauerelastische Fugendichtung 9 zwischen der Flachleuchte und dem Schalungsteil erreicht wird.

Zeichnung