AT509626A1 - Modulares led beleuchtungssystem mit partieller lichtstärkenanpassung - Google Patents

Description

Modulares LED Beleuchtungssvstem mit partieller Lichtstärkenannassung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Beleuchtungssystem mit mehreren, jeweils kleinflächigen, vorzugsweise punktförmigen Leuchtmitteln, umfassend Leuchtmittelträgerelemente mit jeweils zumindest einem daran elektrisch leitend befestigten Leuchtmittel, welche Leuchtmittelträgerclemente auf einer ersten Außenseite eines Fassungsträgers lösbar befestigbar sind.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ausführungen von Leuchten bekannt, die kleinflächige oder punktförmige Leuchtmittel, beispielsweise Leuchtdioden (LED; Light Emitting Diode), verwenden. Mit derartigen, mit Leuchtdioden ausgestatteten Leuchten werden im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen höhere Lichtausbeuten sowie deutlich längere Standzeiten erzielt. Weiters sind durch die geringe Baugröße der Leuchtdioden wesentlich mehr Möglichkeiten zur Gestaltung moderner Leuchten gegeben, als mit herkömmlichen Glühlampen zu realisieren sind.

Als Lebensdauer (Licht-Degradation) einer LED wird die Zeit bezeichnet, nach der die Lichtausbeute auf die Hälfte des Anfangs wertes abgesunken ist. Leuchtdioden werden nach und nach schwächer, fallen aber in der Regel nicht plötzlich aus. Sie sind im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen unempfindlich gegen Erschütterungen und haben keinen Hohlkörper, der implodieren kann. Die Lebensdauer hängt vom jeweiligen Halbleitermaterial und maßgeblich von der Betriebstemperatur ab. Die angegebene Lebensdauer reicht von einigen tausend Stunden bei älteren 5-Watt-LEDs bis zu mehreren 10.000 Stunden bei mit niedrigen Strömen betriebenen LEDs. Hohe Betriebstemperaturen, gewöhnlich durch hohe Ströme verursacht, verkürzen die Lebensdauer von LEDs drastisch. Aktuelle Hochleistungs-LEDs werden, um eine maximale Lichtausbeute zu erreichen, oft an Arbeitspunkten betrieben, bei denen ihre Lebensdauer bei 15.000 bis 30.000 Stunden liegt.

Die Alterung von LEDs ist in erster Linie auf die Vergrößerung von Fehlstellen im Kristall durch thermische Einflüsse zurückzuführen. Diese Bereiche nehmen nicht mehr an der Lichterzeugung teil.

Um die Lebensdauer von LEDs zu erhöhen, sind aus dem Stand der Technik unterschiedliche Ausführungsformen von LED Leuchten mit einer integrierten Kühlvorrichtung bekannt.

Beispielsweise ist in DE 10 2006 018 297 Al ein modulares Beleuchtungssystem mit zumindest einem Lichtquellenmodul und wahlweise mindestens einem Optikmodul, Leistungsmodul und/oder Steuerungsmodul beschrieben. Als Lichtquelle wird zumindest eine Leuchtdiode vorgesehen. Weiters können derartige Lichtquellenmodule optional auch ein Kühlmodul umfassen. In einer ersten Ausführungsform eines Lichtquellenmoduls ist das Kühlmodul dabei zwischen zwei parallelen Schichten des Grundkörpers befestigt, sodass nur ein schmaler äußerer Randabschnitt des Kühlmoduls zur Wärmeabfuhr mit der Umgebung zur Verfügung steht. Bei der rasterartigen Anordnung von mehreren Lichtquellenmodulen, die miteinander kraft- und/oder formschlüssig verbunden sind, weisen die Kühlmodule der innen liegend angeordneten Lichtquellenmodule Überhaupt keine Austauschflächen mit der Umgebung zur Wäimeabfuhr auf. Die Kühlmodule zumindest der innen liegenden Lichtquellenmodule verlieren somit gänzlich ihre Funktion.

Dasselbe Dokument DE 10 2006 018 297 Al zeigt in einer weiteren Ausführungsform eines Kühlmoduls einen Axiallüfter, der jeweils an der Rückseite eines Lichtquellenmoduls angeordnet ist, um die Abwärme der Lichtquellen an die Umgebung abzuführen. Diese Ausführung ist besonders aufwändig und es ist für jedes einzelne Lichtquellenmodul ein eigener Axiallüfter mit einem Stromanschluss vorzusehen, was sich neben den hohen Investitionskosten für derartige Leuchten weiters auch nachteilig auf deren erhöhte Betriebskosten auswirkt. WO 2007/053939 Al zeigt zur Wärmeabfuhr von LED Leuchten einen oder mehrere Kühlkörper mit lamellenartigen Flügeln, die mit Heat-pipes verbunden an der Rückseite der Leuchte angeordnet sind. Durch die Flügel wird der Wärmeaustausch zwischen den Heat-pipes und der Umgebung verbessert. Bei den hier beschriebenen Kühlkörpern sind die Flügel in einem 90°-Winkel ausgebildet und in Längsrichtung der Heat-pipes hintereinander angeordnet. Die Flügel weisen jeweils Durchtrittsöffiiungen auf, durch die die Heat-pipes hindutchragen. Bei dieser Anordnung besteht das Problem, dass die thermische Verbindung zwischen den Heat-pipes und den Flügeln relativ schlecht ist, da nur eine punktuelle bzw. linienförmige Verbindung an den Durchtrittsöffhungen besteht. WO 2006/056066 Al derselben Anmeldern! beschreibt eine Kühlvorrichtung mit einem Kühlkörper, bei dem sich Kühlflügel in Längsrichtung der Heat-pipes erstrecken, wobei der Kühlkörper so gestaltet ist, dass er die Heat-pipes flächig kontaktiert. DE 10 2007 045 555 Al zeigt einen Kühlkörper und ein Kühlsystem für ein LED-Modul mit einem länglichen Luftführungsbereich zur Führung einer Luftbewegung längs der Haupterstreckung des Luftführungsbereichs zum Abtransport von Wärme. Der Luftflihrungsbereich weist hierzu eine nach außen führende Öffnung, beispielsweise in Form eines länglichen Spalts, auf. Die lichte Weite des Luftführungsbereichs nimmt dabei von der Öffnung nach innen hin zu. DE 10 2007 002 839 Al beschreibt ein Leuchtaggregat insbesondere für Kraftfahrzeuge mit mehreren LED-Bauelementen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die mehreren LED-Bauelemente sind dabei jeweils in einem Gehäuse befestigt, wobei die mehreren Gehäuse kraftschlüssig direkt mit einem Kühlkörper verbunden sind, über den die Verlustwärme der LED-Bauelemente abgeführt wird. Der Kühlkörper ist mit Kühlrippen versehen und die Gehäuse sind kraftschlüssig darin befestigt.

Nachteilig an diesen Ausführungen ist zumindest, dass derartige Kühlkörper Flügel, Rippen oder lamellenartige Kühlbleche aufweisen, um eine möglichst große, strukturierte Oberfläche zum Wärmeaustausch zu erzielen.

Leuchten mit Kühlkörpern mit derartig strukturierten Oberflächen werden in der Regel als optisch unschön bewertet, sodass Konstruktionen mit Kühlrippen meist in einem Gehäuse mit glatter Oberfläche eingebettet werden müssen. Dies wirkt sich aber nachteilig auf den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlkörper und der Umgebung aus; die Effizienz der Kühlung wird hierdurch also deutlich eingeschränkt.

Ein weiterer Nachteil bei sämtlichen zuvor genannten Ausführungsformen von LED Leuchten ist darin zu erblicken, dass beim Austausch einzelner, defekter Leuchtdioden eine lokale, zumindest abschnittsweise Anpassung der Helligkeit bzw. der Lichtstärke unterschiedlicher Leuchtdioden zueinander nicht möglich ist. Besonders bei großflächigen LED Leuchten mit zahlreichen Leuchtdioden, wie sie beispielsweise bei der Wand- oder Deckenbeleuchtung in Veranstaltungsräumen vorgesehen sind, kommt es durch einzelne Leuchtdioden, die sich in ihrer Betriebsdauer bzw. Alterung gegenüber den benachbarten Leuchtdioden unterscheiden, zu unerwünschten helleren und dunkleren Abschnitten innerhalb der großflächigen Beleuchtung. Dies wird vom Betrachter als irritierend empfunden.

Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein LED Beleuchtungssystem bereitzustellen, das die geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermeidet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem gattungsmäßigen LED Beleuchtungssystem durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte AusfÜhrungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteranspriiche.

Vorteilhaft weist ein Beleuchtungssystem mit mehreren, jeweils kleinflächigen, vorzugsweise punktförmigen Leuchtmitteln, umfassend Leuchtmittelträgerelemente mit jeweils zumindest einem daran elektrisch leitend befestigten Leuchtmittel, welche Leuchtmittelträgerelemente auf einer ersten Außenseite eines Fassungsträgers lösbar befestigbar sind, einen Fassungsträger mit Ausnehmungen auf, in die jeweils ein Wärmeleitkörper eingesetzt ist, wobei jedes Leuchtmittelträgerelement im befestigten Zustand mit zumindest einem Wärmeleitkörper wärmeleitend verbunden ist.

Die in Ausnehmungen des Fassungsträgers eingesetzten Wärmeleitkörper ermöglichen im Betrieb eine sehr effiziente Kühlung der Leuchtmittel bzw. Leuchtmittelträgerelemente. Die Abwärme der Leuchtmittel bzw. Leuchtmittelträgerelemente, die an der ersten Außenseite des Fassungsträgers befestigt sind, wird dabei an die mit den Leuchtmittelträgerelementen wärmeleitend verbundenen Wärmeleitkörper abgegeben. Die Abwärme wird daraufhin von den Wärmeleitkörpem durch den Fassungsträger hindurch an eine zweite Außenseite bzw. an die von den Leuchtmitteln abgewandte Außenseite des Fassungsträgers abgeführt und von dort an die Umgebung abgegeben. Durch die eingesetzten Wärmeleitkörper wird vorteilhaft auch der Fassungsträger selbst gekühlt. Die Standzeit der eingesetzten Leuchtmittel wird dadurch im Vergleich zu herkömmlichen, ungekühlten Leuchten besonders vorteilhaft verlängert.

Die Ausnehmungen im Fassungsträgers können je nach Ausführung bzw. abhängig von der Wärmeleitfähigkeit des zur Herstellung des Fassungsträgers verwendeten Materials beispielsweise als Durchgangsbohrungen oder als Sacklöcher ausgefUhrt sein.

Ein solches erfindungsgemäßes Beleuchtungssystem kann je nach Bedarf universell in unterschiedlichsten Einbaulagen und Positionen befestigt werden. Beispielsweise ist die Montage eines derartigen Beleuchtungssystems als Einbauleuchte in Zwischendecken 5

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. ··· denkbar. Ebenso kann ein Beleuchtungssystem als abgehängte Leuchte oder für die Montage direkt an einer Wand oder an einer Decke eines Gebäudes eingesetzt werden.

Weiters ist der Einsatz eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems je nach Ausführung sowohl für eine direkte als auch eine indirekte Beleuchtung eines Raums denkbar. Für die indirekte Beleuchtung eines Raums ist es beispielsweise möglich, ein Beleuchtungssystem von der Decke abgehängt so zu befestigen, dass die Leuchtmittel an der dem Betrachter abgewandten Seite des Fassungsträgers angeordnet sind. Die Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems ist in diesem Fall nach oben zur Decke des Raumes hin. Der Raum wird somit durch Reflexion des Lichts an der Decke indirekt beleuchtet.

Im Fall der Montage eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems für die direkte Beleuchtung eines Raums ist es beispielsweise denkbar, das Beleuchtungssystem an einer Wand oder der Decke des Raums zu befestigen und die Leuchtmittel an der dem Betrachter zugewandten Seite des Fassungsträgers anzuordnen. Die Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems ist bei derartigen Anordnungen ebenfalls zum Betrachter bzw. in Richtung des zu beleuchtenden Raums gerichtet.

Erforderlichenfalls kann ein erfmdungsgemäßes Beleuchtungssystem auch ein umgebendes Gehäuse und/oder eine oder mehrere Abdeckungen aufweisen. Ein solches Gehäuse kann beispielsweise das Beleuchtungssystem auch vor Witterungseinflüssen oder Spritzwasser schützen. Die Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems ist dazu beispielsweise in einem Abstand von den Leuchtmitteln mit einer Abdeckung aus Plexiglas oder einem anderen transparenten bzw. transluzenten Material versehen.

Insbesondere bei Beleuchtungssystemen, die in einem zumindest teilweise geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, wird durch die in den Ausnehmungen des Fassungsträgers eingesetzten Wärmeleitkörper auch ein Innenraum innerhalb des Gehäuses gekühlt, was sich besonders vorteilhaft auf sämtliche Bauteile eines derartigen Beleuchtungssystems auswirkt.

Zweckmäßig ist bei einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem im eingebauten Zustand jedes Leuchtmittel des Leuchtmittelträgerelementes mittels Durchkontaktierungen zumindest mit einem Wärmeleitkörper wärmeleitend verbunden.

Durchkontaktierungen, die in der Fachliteratur auch als thermal vias bezeichnet werden, verbessern den Wärmetransport senkrecht zur Oberfläche einer Leiterplatte. Die Wärmeleitfähigkeit von kostengünstigen Basismaterialien derartiger Leiterplatten ist meist zu gering, um die Abwärme von daran befestigten Leuchtmitteln abführen zu können. Derartige Durchkontaktierungen dienen primär zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit 6 6 *··· und somit zur Kühlung des Leuchtmittelträgerelements. Meist wird für die Herstellung der Durchkontaktierungen Kupfer verwendet.

In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform sind bei einem Beleuchtungssystem gemäß der Erfindung die mehreren Leuchtmittel jeweils als Leuchtdioden ausgeführt

Beim Betrieb von Leuchtdioden (LEDs), insbesondere von Hochleistungs-Leuchtdioden, entstehen aufgrund der erforderlichen Stromstärken besondere Anforderungen an die Wärmeableitung. Das erb ndungsgemäße Beleuchtungssystem ist durch die im Fassungsträger eingesetzten Wärmeleitkörper, die zur Kühlung des Beleuchtungssystems während des Betriebs dienen, besonders vorteilhaft für den Einsatz von LEDs geeignet.

Es ist bevorzugt, bei einem Beleuchtungssystem zumindest ein Schaltungselement zur Steuerung der Leuchtmittelträgerelemente vorzusehen.

In einer bevorzugten AusfÜhrungsform der Erfindung weist bei einem Beleuchtungssystem das zumindest eine Schaltungselement zumindest eine lösbare elektrisch leitende Steckverbindung mit einem Leuchtmittelträgerelement auf.

Derartige Steckverbindungen haben den Vorteil, dass Schaltungselemente und Leuchtmittelträgerelemente im Bedarfsfall besonders einfach und kostengünstig ausgetauscht werden können. Die elektrisch leitende Steckverbindung der elektronischen Komponenten erfolgt vorzugsweise kabellos. Prinzipiell sind auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Bauarten einer lösbaren elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Schaltungselement und einem oder mehreren Leuchtmittelträgerelement denkbar.

Zweckmäßig ist bei einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem das zumindest eine Schaltungselement planparallel an einer Seite, vorzugsweise an der ersten Außenseite des Fassungsträgers befestigt.

In einer weiteren AusfÜhrungsform zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist jedes Schaltungselement eines Beleuchtungssystems mit einem veränderbaren Widerstand zur individuellen Anpassung der Helligkeit des zumindest einen damit leitend verbundenen Leuchtmittelträgerelements ausgestattet.

Mit einem veränderbaren Widerstand, der an dem Schaltungselement vorgesehen ist, lässt sich die Helligkeit der an den mit dem Schaltungselement leitend verbundenen 7 Φ ♦ • # • · • · ## Φ ··· ·«· Μ·

Leuchtmittelträgerelementen angeordneten Leuchtmittel anpassen. Somit kann die Helligkeitsausbeute der Leuchtmittel vorteilhaft individuell justiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht ein Beleuchtungssystem vor, wobei jede lösbare elektrisch leitende Steckverbindung des Schaltungselements mit einem Leuchtmittelträgerelement mit einem eigenen veränderbaren Widerstand zur individuellen Anpassung der Helligkeit bzw. Lichtstärke des zumindest einen damit leitend verbundenen Leuchtmittels ausgestattet ist.

Je nach Anforderung können an einem Schaltungselement auch mehrere veränderbare Widerstände vorgesehen sein. Beispielsweise kann für jeden Anschluss bzw. für jede Steckverbindung des Schaltungselements ein eigener veränderbarer Widerstand vorgesehen sein. Somit kann für jedes mit dem Schaltungselement verbundene

Leuchtmittelträgerelement bzw. für jeden Strang mehrerer miteinander verbundener Leuchtmittelträgerelemente die Lichtstärke individuell justiert werden.

Um eine kompakte erfindungsgemäße Vorrichtung zu erhalten, ist in einer Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass bei einem Beleuchtungssystem jeder Wärmeleitkörper zumindest an einer Außenseite des Fassungsträgers kündig abschließend in diesen eingesetzt ist.

Die Wärmeleitkörper sind dabei so beschaffen, dass sie innerhalb der Ausnehmungen vorzugsweise mit der dem Betrachter zugewandten Außenseite des Fassungsträgers bündig abschließen. Sind die Ausnehmungen zur Aufnahme der Wärmeleitkörper als Sacklöcher ausgeführt, so wird vorzugsweise diejenige Außenseite des Fassungsträgers, welche glatt ist und keine Ausnehmungen aufweist, als eine dem Betrachter zugewandte Außenseite des Beleuchtungssystems angeordnet. Vorteilhaft bietet somit das Beleuchtungssystem zumindest eine für den Betrachter ersichtliche, glatte Außenseite des Fassungsträgers. Das erfmdungsgemäße Beleuchtungssystem kann aufgrund der glatten Außenseite besonders vielseitig eingesetzt werden. In Hinblick auf die geometrische Gestaltung des Wärmeleitkörpers sind unterschiedlichste Formen denkbar. Für die effektive Wärmeabfuhr sind besonders flächige Wärmeleitkörper mit großer Oberfläche geeignet.

Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel sieht ein Beleuchtungssystem vor, wobei der Wärmeleitkörper aus einem wärmeleitfahigen Material, vorzugsweise aus Kupfer, hergestellt ist. Λ • * » φ · • » « « I · · · · **· | · · f » · * · ·· ·· ·»· ·»· ♦ *·

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Vorteilhafterweise ist bei einem Beleuchtungssystem der Fassungsträger aus einem mehrlagigen Verbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem Aluminium-Compound-Material, hergestellt.

Ein derartiger mehrlagiger Verbundwerkstoff als Fassungsträger ist während des Betriebs besonders gut für die erhöhte Wärmebelastung aufgrund der abschnittsweise unterschiedlich hohen Betriebstemperaturen geeignet. Durch die Torsionssteifigkeit des Verbundwerkstoffs wird ein unerwünschter Verzug des Fassungsträgers vermieden. Bei Verwendung eines mehrlagigen Aluminium-Compound-Materials, beispielsweise einer Aluminium-Kunststoff-Verbundplatte, als Fassungsträger wirkt die zwischen den beiden äußeren Aluminiumschichten angeordnete Kunststoff-Zwischenschicht wie eine Wärmeisolationsschicht. Zumindest die auf der Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems gelegene Aluminiumschicht des Fassungsträgers wird somit während des Betriebs besonders heiß. Durch die in den Ausnehmungen des Fassungsträgers eingesetzten Wärmeleitkörper wird die Abwärme durch den Fassungsträger hindurch an dessen Rückseite bzw. an dessen zur Lichtaustrittsseite gegenüberliegenden Außenseite an die Umgebung abgeführt. Dabei wird die an der Rückseite des Fassungsträgers vorgesehene Aluminiumschicht als besonders großflächige Wärmeaustauschfläche verwendet. Die an der Lichtaustrittseite des Fassungsträgers gelegene Aluminiumschicht wird dadurch besonders effektiv gekühlt.

Eine weitere zweckmäßige Ausfiihrungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem das zumindest eine Leuchtmittelträgerelement und/oder das zumindest eine Schaltungselement mit Befestigungselementen lösbar am Fassungsträger befestigbar ist bzw. sind.

Als Befestigungselemente können jedwede lösbaren Befestigungen dienen. So können beispielsweise Einclipsfedem oder andere mechanisch wirkende Verbindungselemente, die etwa mit Klett- oder Schraubverschluss zu befestigen sind, sowie Klebeverbindungen zur Befestigung der modulartig angeordneten Schaltungselemente und/oder Leuchtmittelträgerelemente am Fassungsträger vorgesehen sein. Lösbare Befestigungselemente wie beispielsweise Einclipsfedem bieten den Vorteil, dass Schaltungselemente und Leuchtmittelträgerelemente besonders einfach und kostengünstig am Fassungsträger befestigbar sind. Im Bedarfsfall können schadhafte Bauelemente sehr einfach und rasch ausgetauscht werden. Der bei Reparaturen meist erforderliche Einsatz von speziellen Werkzeugen zum Austausch schadhafter Bauelemente entfällt bei einem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem. Λ « *

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Besonders vorteilhaft sind die Befestigungselemente solcherart auf dem Fassungsträger angeordnet, dass sie jeweils mit zumindest einem Wärmeleitkörper wärmeleitend verbunden sind.

Abwärme, die von den Schaltungselementen und/oder Leuchtmittelträgerelementen an die Befestigungselemente abgegeben wird, wird von den Befestigungselementen, die vorzugsweise aus einem wärmeleitfähigen Material hergestellt sind, weiter an die Wärmeleitkörper und somit durch den Fassungsträger hindurch an dessen Rückseite geleitet und von dort an die Umgebung abgegeben. Der Fassungsträger wird vorteilhaft dadurch ebenfalls gekühlt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. In den Zeichnungen zeigen: - Fig. 1 in einer Explosionszeichnung eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems; - Fig. 2 eine Schnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Beleuchtungssystems; - Fig, 3 einen Ausschnitt eines Beleuchtungssystems mit einem Leuchtmittelträgerelement sowie einem Schaltungselement in Schrägansicht; - Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines Beleuchtungssystems mit einem umgebenden Gehäuse; - Fig. 5 einen Ausschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Beleuchtungssystems in Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung ein Beleuchtungssystem 1 mit einem plattenförmigen Fassungsträger 2, der eine erste Außenseite 3 sowie eine zweite Außenseite 4 aufweist. Der Fassungsträger 2 weist mehrere Ausnehmungen 5 auf, in die jeweils ein Wärmeleitkörper 6 eingefügt ist. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführung sind die Wärmeleitkörper 6 in die Ausnehmungen 5, die hier als Sacklöcher ausgeführt sind, von der Außenseite 3 in den Fassungsträger 2 eingesteckt. Der Abstand der Wärmeleitkörper 6 zueinander bzw. deren Anordnung auf dem Fassungsträger 2 ist auf die Anordnung der auf einem Leuchtmittelträgerelement 7 leitend befestigten mehreren Leuchtmittel 8 abgestimmt. Im eingebauten Zustand, wenn das Leuchtmittelelement 7 flächig an der Außenseite 3 des Fassungsträgers 2 bzw. an den Wärmeleitkörpem 6 aufliegt, sind die mit Leuchtmitteln 8 versehenen Abschnitte des Leuchtmittelträgerelements 7 jeweils mit einem Wärmeleitkörper 1 «··*··»* ·· • * · · • · ♦ ίο 6 des Fassungsträgers wärmeleitend verbunden. Die Leuchtmittel 8 sind auf dem Leuchtmittelträgerelement 7 mit Durchkontaktierungen 9 so befestigt, dass im Betrieb deren Abwärme durch die Leiterplatte des Leuchtmittelträgerelements 7 hindurch an die im Fassungsträger 2 befestigten Wärmeleitkörper 6 übertragen wird. Die Durchkontaktierungen 9 sowie die Wärmeleitkörper 6 sind dazu jeweils aus einem wärmeleitfähigen Material, beispielsweise aus Kupfer, gefertigt. Die Abwärme der Leuchtmittel 8 wird daher an die dem Leuchtmittelträgerelement 7 abgewandte bzw. gegenüberliegende Außenseite 4 des Fassungsträgers 2 abgeftihrt und von dort an die Umgebung abgegeben. Somit wird während des Betriebs des Beleuchtungssystems l eine effiziente Kühlung der Leuchtmittel 8 gewährleistet.

Die Leuchtmittelträgerelemente 7 sind jeweils mit Steckverbindungen 11 versehen, um mit einem oder mehreren Schaltungselementen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, elektrisch leitend verbunden zu werden. Vorteilhaft erfolgt die elektrisch leitende Verbindung der elektronischen Komponenten somit kabellos.

An der Außenseite 3 des Fassungsträgers 2 sind mehrere Befestigungselemente 13, beispielsweise Einclipsfedem, angeordnet, mit denen die Leuchtmittelträgerelemente 7 lösbar am Fassungsträger 2 befestigt werden können. Die Befestigungselemente 13, die hier ebenfalls aus einem wärmeleitenden Material hergestellt sind, liegen an den Wärmeleitkörpem 6 flächig an bzw. weisen ihrerseits Ausnehmungen auf, durch die die Wärmeleitkörper 6 hindurch reichen und die Leuchtmittelträgerelemente 7 somit flächig berühren. Die Abwärme der Leuchtmittelträgerelemente 7, die an die Befestigungselemente 13 abgegeben wird, wird daher ebenfalls von den Wärmeleitkörpem 6 durch den Fassungsträger 2 hindurch an dessen zweite Außenseite 4 abgeleitet. Die Außenseite 4 wirkt hier als Kühlfläche des Beleuchtungssystems 1.

In der Ausführung von Fig. 1 ist am Leuchtmittelträgerelement 7 auch ein veränderbarer Widerstand 12 vorgesehen. Der veränderbare Widerstand 12 dient dazu, im Betriebszustand die Lichtfarbe der Leuchtmittel 8 verschiedener Leuchtmittelträgerelemente 7 untereinander anzupassen. Insbesondere bei großflächigen Installationen, bei denen ein Beleuchtungssystem 1 mit zahlreichen Leuchtmittelträgerelementen 7 versehen ist, dient dies zur partiellen Einstellung der Lichtstärke der Leuchtmittel 8. Somit wird gewährleistet, dass bei Beleuchtungssystemen 1 die Leuchtmittel 8 sämtlicher Leuchtmittelträgerelemente 7 jeweils in derselben Lichtstärke bzw. in individueller Lichtstärke eingestellt werden können. 11

In Fig. 1 ist die Außenseite 3 die Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems 1. Das Beleuchtungssystem 1 kann je nach Montage weise sowohl für die direkte, als auch für die indirekte Beleuchtung eines Raums verwendet werden.

Das Beleuchtungssystem 1 kann dabei von einem Gehäuse umgeben sein. Insbesondere bei der Montage an einer Wand oder an einer Decke kann es erforderlich sein, dass ein Gehäuse des Beleuchtungssystems 1 an der Lichtaustrittsseite mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung beispielsweise aus Plexiglas in einem Abstand von den Leuchtmitteln 8 verschlossen ist. Weiters ist es auch denkbar, in einem Gehäuse mehrere Beleuchtungssysteme 1 gemeinsam zu befestigen bzw. anzuordnen.

Gehäusebauteile bzw. eine lichtdurchlässige Abdeckung sind in Fig. 1 nicht dargestellt. Ebenso sind andere denkbare Ausführungsformen an Befestigungselementen 13, beispielsweise Schraubverbindungen oder Klettverschlüsse, zur Befestigung der modulartigen Bauteile am Fassungsträger 2 nicht dargestellt.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittansicht das in Fig. 1 dargestellte Beleuchtungssystem 1 im zusammengebauten Zustand. Das Leuchtmittelträgerelement 7 ist dabei mit

Befestigungselementen 13, die hier als Einclipsfedem an der Außenseite 3 des im Schnitt dargestellten Fassungsträgers 2 befestigt sind, mit demselben verbunden. Die Außenseite 3 ist hier die Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems 1. Das Leuchtmittelträgerelement 7 ist an seinen beiden Enden mit Steckverbindungen 11 ausgestattet und kann derart mit einem oder mehreren weiteren Leuchtmittelträgerelementen 7 bzw. mit einem Schaltungselement elektrisch leitend verbunden werden.

Besonders vorteilhaft sind die Leuchtmittelträgerelemente 7 im Bereich der Leuchtmittel 8 mit den Befestigungselementen 13 am Fassungsträger 2 befestigt. Somit werden vorteilhaft ein fester Sitz der Leuchtmittelträgerelemente 7 sowie eine besonders wärmeleitende Verbindung zwischen den Leuchtmittelträgerelementen 7 und dem Fassungsträger erzielt.

Der Fassungsträger 2 ist beispielsweise aus einem mehrlagigen Aluminium-Kunststoff-Verbundwerkstoff hergestellt. Die beiden außenseitigen Schichten 2.1 und 2.3 sind aus Aluminium gefertigt, die dazwischen liegende Schicht 2.2 ist aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Ein Wärmeleitkörper 6 ist hier so angeordnet, dass das Leuchtmittelträgerelement 7 sowie das Befestigungselement 13 wärmeleitend mit dem Wänneleitkörper 6 verbunden sind. Der Wärmeleitkörper 6 ragt hier im eingebauten Zustand etwas über die Außenfläche 3 des Fassungsträgers 2 vor. Das Befestigungselement 13 weist 12 • · eine Ausnehmung für den Wärmeleitkörper 6 auf, damit dieser das Leuchtmittelträgerelement 7 flächig berührt. Die Abwärme der Leuchtmittel 8 wird während des Betriebs vom Leuchtmittelträgerelement 7 direkt in die Wärmeleitkörper 6 abgeleitet und von diesen innerhalb der Ausnehmungen 5 des Fassungsträgers 2, die hier jeweils als Sackloch ausgefuhrt sind, durch die wärmeisolierende Kunststoffschicht 2.2 hindurch an die Aluminitunschicht 2.3, die an der Außenseite 4 vorgesehen ist, abgefuhrt. Die Außenseite 3 bzw. die Schicht 2.1 des Fassungsträgers 2 werden dadurch gekühlt.

Vorteilhaft wird in dieser Ausführung die gesamte Oberfläche der Aluminiumschicht 2.3 bzw. die gesamte Außenseite 4 des Fassungsträgers 2 als Kühlfläche genutzt.

Ein umgebendes Gehäuse oder eine lichtdurchlässige Abdeckung des Beleuchtungssystems 1 sind in Fig. 1 bzw. Fig. 2 nicht dargestellt.

Fig. 3 stellt in einer Explosionsdarstellung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems I dar. Das vorderste Leuchtmittelträgerelement 7 ist dabei geschnitten dargestellt. Ein weiteres Leuchtmittelträgerelement 7 ist zur besseren Übersicht vom Fassungsträger 2 abgehoben gezeigt. Die Ausnehmungen 5 im Fassungsträger 2, die mit Wärmeleitkörpem 6 versehen sind, sind derart angeordnet, dass im eingebauten Zustand jeweils ein Wärmeleitkörper 6 an einen mit einem Leuchtmittel 8 bestückten Abschnitt eines Leuchtmittelträgerelements 7 grenzt. Die Ausnehmungen 5 sind in der gezeigten Variante als Sacklöcher ausgefuhrt. Die an der Außenseite 4 des mehrlagigen Fassungsträgers 2 angeordnete Schicht 2.3, die beispielsweise aus wärmeleitfähigem Aluminium besteht und als Kühlfläche wirkt, ist durchgängig glatt, was als besonders ästhetisch vom Betrachter empfunden wird. Durchkontaktierungen 9 des Leuchtmittels 8 auf dem Leuchtmittelträgerelement 7 dienen der Wärmeableitung während des Betriebs und stellen eine wärmeleitfähige Verbindung der Leuchtmittel 8 mit den Wärmeleitkörpem 6 dar.

Weiters ist ein Schaltungselement 10, welches mehrere Steckverbindungen 11 jeweils zur elektrisch leitenden Verbindung mit einem Leuchtmittelträgerelement 7 aufweist, dargestellt. Das Schaltungselement 10 ist in dieser Ausführung beispielsweise mit jeweils einem veränderbaren Widerstand 12 je Steckverbindung 11 ausgestattet. Es ist auch denkbar, beispielsweise nur einen veränderbaren Widerstand 12 je Schaltungselement 10 vorzusehen. Befestigungselemente zur lösbaren Befestigung der Leuchtmittelträgerelemente 7 oder des Schaltungselements am Fassungsträger 2 sind zur besseren Übersicht hier nicht dargestellt. Weiters sind umgebende Gehäuseteile oder Abdeckungen, die je nach Montageart des 13 • · ί

Beleuchtungssystems 1 erforderlich sein können, sowie Befestigungselemente hier nicht dargestellt.

In Fig. 4 ist eine zweite Ausfuhrungsform eines erfindungsgemäßen Beleuchtungssystems 1 ’ dargestellt, bei dem mehrere Leuchtmittelträgerelemente 7 jeweils mit Befestigungselementen 13 an der Außenseite 3 des Fassungsträgers 2 befestigt sind.

Der Fassungsträger 2 ist beispielsweise aus einem mehrlagigen Verbundwerkstoff aus einem Aluminium-Compound-Material hergestellt und in einem Gehäuse 15, das an der Lichtaustrittsseite mit einer lichtdurchlässigen Abdeckung 16 beispielsweise aus Plexiglas abgeschlossen ist, befestigt. Der Innenraum 17 des Beleuchtungssystems Γ, der durch das Gehäuse 15, die Abdeckung 16 sowie den Fassungsträger 2 begrenzt ist, wird durch die mehreren Wärmeleitkörper 6, die mit den Leuchtmitteln 8 sowie den Befestigungselementen 13 wärmeleitend verbunden sind, gekühlt. Die Abwärme wird aus dem Innenraum 17 über die Wärmeleitkörper 6 durch die im Inneren des Fassungsträgers 2 gelegene, wärmeisolierende Kunststoffschicht 2.2 hindurch an dessen Außenseite 4 abgeleitet und von der außenseitig angeordneten Aluminiumschicht 2.3 an die Umgebung abgegeben. Das in Fig. 4 dargestellte Beleuchtungssystem 1 ’ wird beispielsweise als Hängeleuchte über einem Tisch befestigt.

Befestigungsteile sowie elektrische Anschlusskabel oder andere aus dem Stand der Technik bekannte elektrische Bauteile, die für den Betrieb einer derartigen Leuchte mit LED Leuchtmittel erforderlich sind, werden zur besseren Übersichtlichkeit in sämtlichen schematischen Abbildungen nicht dargestellt.

Weiters werden sämtliche Ausfühnmgsformen eines Beleuchtungssystems 1, bei denen die Ausnehmungen 5 im Fassungsträger 2 als Durchgangslöcher ausgefuhrt sind, von der Erfindung mitumfasst. Vorteilhaft werden diese Ausführungsformen bei Fassungsträgem 2 verwendet, die keine wärmeleitfähigen Schichten aufweisen. Somit stehen zumindest die Querschnittsflächen jedes Wärmeleitkörpers 6 als Kühlflächen zur Wärmeabgabe zur Verfügung.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Beleuchtungssystems 1” dargestellt, bei der die Wärmeleitkörper 6 unter einem Winkel 14 schräg von der Außenseite 3 des Fassungsträgers 2 abragen. Die an den Wärmeleitkörpem 6 befestigten bzw. an diese grenzenden Leuchtmittelträgerelemente 7 sind somit ebenfalls unter einem Winkel 14 gegenüber der Außenseite 3 des Fassungsträgers 2 geneigt Die hier gezeigte Ausführung ist 1' 14 • · ♦ · beispielsweise für die indirekte Beleuchtung eines Raumes geeignet und wird für diese Anwendung auch im Folgenden beschrieben. Es ist jedoch ebenso denkbar, das in Fig. 5 dargestellte Beleuchtungssystem l” beispielsweise als direkte Beleuchtung für die Wandoder Deckenmontage vorzusehen.

In der hier gezeigten Ausführung wird das Beleuchtungssystem l” beispielsweise von einer Raumdecke abgehängt montiert. Die Außenseite 4 des Beleuchtungssystems l”, die beispielsweise nach unten zum Betrachter gerichtet ist, ist dabei glatt. Die Wärmeleitkörper 6 sind hier so in den Ausnehmungen 5 eingesetzt, dass sie bündig mit der Außenseite 4 des Fassungsträgers 2 abschließen. Die Ausnehmungen 5 im Fassungsträger 2 sind beispielsweise als Durchgangsbohrungen ausgeführt. Durch die schräge Anordnung der Wärmeleitkörper 6 sowie der damit verbundenen Leuchtmittelträgerelemente 7 bzw. der daran befestigten Leuchtmittel 8, die an der für den Betrachter abgewandten Außenseite 3 des Fassungsträgers, der Lichtaustrittsseite des Beleuchtungssystems l”, angeordnet sind, werden interessante Lichteffekte erzielt. Das emittierte Licht wird dabei von den Leuchtmitteln, beispielsweise LED Leuchten, schräg nach oben an die Raumdecke gesendet, dort reflektiert und somit wird der gesamte Raum indirekt beleuchtet.

Wie vorhin bereits festgehalten, ist die Verwendung des in Fig. 5 dargestellten Beleuchtungssystems l ” keinesfalls auf eine indirekte Beleuchtung eines Raums beschränkt. Ebenso ist es denkbar, dass die Außenseite 3 als Lichtaustrittsseite für einen Betrachter sichtbar bzw. zum Raum hin ausgerichtet angeordnet ist. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Beleuchtungssystem l” als Wandleuchte an einer Wand befestigt ist. Gehäuseteile oder lichtdurchlässige Abdeckungen, die beispielsweise aus Plexiglas oder aus einem anderen transluzenten Material hergestellt sind, werden der besseren Übersicht wegen in der schematischen Darstellung in Fig. 5 nicht gezeigt.

Liste der Positionsnummem: 1 Beleuchtungssystem 2 Fassungsträger 3 (Erste) Außenseite des Fassungsträgers 4 (Zweite) Außenseite des Fassungsträgers 5 Ausnehmung im Fassungsträger 6 Wärmeleitkörper 7 Leuchtmittelträgerelement 8 Leuchtmittel 9 Durchkontaktierung des Leuchtmittelträgerelements 10 Schaltungselement 11 Steckverbindung 12 Veränderbarer Widerstand 13 Befestigungselement 14 Winkel zwischen Leuchtmittelträgerelement und Fassungsträger 15 Gehäuse 16 Abdeckung 17 Innenraum

Claims (13)

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   16 Patentansprüche: 1. Beleuchtungssystem (1) mit mehreren, jeweils kleinflächigen, vorzugsweise punktförmigen Leuchtmitteln (8), umfassend Leuchtmittelträgerelemente (7) mit jeweils zumindest einem daran elektrisch leitend befestigten Leuchtmittel (8), welche Leuchtmittelträgerelemente (7) auf einer ersten Außenseite (3) eines Fassungsträgers (2) lösbar befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Fassungsträger (2) Ausnehmungen (5) aufweist, in die jeweils ein Wärmeleitkörper (6) eingesetzt ist, wobei jedes Leuchtmittelträgerelement (7) im befestigten Zustand mit zumindest einem Wärmeleitkörper (6) wärmeleitend verbunden ist.
2. 2. Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass im eingebauten Zustand jedes Leuchtmittel (8) des Leuchtmittelträgerelementes (7) mittels Durchkontaktierungen (9) mit zumindest einem Wärmeleitkörper (6) wärmeleitend verbunden ist.
3. 3. Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Leuchtmittel (8) jeweils als Leuchtdioden ausgeführt sind.
4. 4. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Schaltungselement (10) zur Steuerung der Leuchtmittelträgerelemente (7) vorgesehen ist.
5. 5. Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltungselement (10) zumindest eine lösbare elektrisch leitende Steckverbindung (11) mit einem Leuchtmittelträgerelement (7) aufweist
6. 6. Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schaltungselement (10) planparallel an einer Außenseite (3, 4), vorzugsweise an der ersten Außenseite (3), des Fassungsträgers (2) befestigt ist.
7. 7. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Schaltungselement (10) mit einem veränderbaren Widerstand (12) zur individuellen Anpassung der Helligkeit des zumindest einen damit leitend verbundenen Leuchtmittelträgerelements (7) ausgestattet ist. ··· · ···· ·· ·* ·· • ♦ t · 17
8. 8. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede lösbare elektrisch leitende Steckverbindung (11) des Schaltungselements (10) mit einem Leuchtmittelträgerelement (7) mit einem eigenen veränderbaren Widerstand (12) zur individuellen Anpassung der Helligkeit des zumindest einen damit leitend verbundenen Leuchtmittels (8) ausgestattet ist.
9. 9. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Wärmeleitkörper (6) zumindest an einer Außenseite (3, 4) des Fassungsträgers (2) bündig abschließend in diesen eingesetzt ist.
10. 10. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeleitkörper (6) aus einem wärmeleittahigen Material, vorzugsweise aus Kupfer, hergestellt ist.
11. 11. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fassungsträger (2) aus einem mehrlagigen Verbundwerkstoff, vorzugsweise aus einem AIuminium-Compound-Material, hergestellt ist.
12. 12. Beleuchtungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leuchtmittelträgerelement (7) und/oder das zumindest eine Schaltungselement (10) mit Befestigungselementen (13) lösbar am Fassungsträger (2) befestigbar ist bzw. sind.
13. 13. Beleuchtungssystem (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungselemente (13) jeweils mit zumindest einem Wärmeleitkörper (6) wärmeleitend verbunden sind.