CN117881924A - Led照明型材系统和连接技术 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明系统(80)，包括至少一个无母线的安装型材导轨(60)，用于容纳至少一个能够插入该安装型材导轨(60)的照明装置(70)，以及至少一个能够插入该安装型材导轨(70)的供电连接器(50)。该安装型材导轨(60)在此被设计成挤压塑料型材或铝型材，并且该照明装置(70)被设计成长的刚性条，该照明装置在其前表面上具有至少一个半导体光源(71)，并且在其后表面上具有至少两个裸露的、连续的接触导电轨迹(74)。该照明装置(70)还具有外壳元件(73)，该外壳元件被设计为能够与安装型材导轨(60)机械联接，并且利用该外壳元件将该照明装置(70)保持在该安装型材导轨(60)中。该供电连接器(50)具有接触装置(52)，借助这些接触装置能够建立该照明装置(70)的该接触导电轨迹(74)与另一照明装置(70)的接触导电轨迹和/或与供电电缆(67)的电气联接，并且还具有外壳元件(56b)，该外壳元件能够与该安装型材导轨(70)或与该照明装置(70)机械联接，并且利用该外壳元件将该供电连接器(50)保持在该安装型材导轨(60)中。

Description

LED照明型材系统和连接技术
本发明涉及一种具有LED的照明系统，这些LED布置在安装型材导轨中，或涉及一种该LED型材系统的电气接线系统及其组件和这些组件的组合。特别地，涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的照明系统和/或接线系统以及这种照明系统中的相关接线或安装方法。
不同实施方式的LED灯具型材是已知的。例如，EP 3 336 420展示了一种具有通道的照明系统，该通道在其内部区域中具有用于供电的固定安装的母线。在此，在安装照明装置之前，在要固定在通道中的照明装置处装设电气连接器。这些连接器被设计用于，在通道的不同分段之间提供机械联接，以及还将母线的母线分段相互电气联接并且在母线与照明装置之间建立电气接触。
EP 3 312 506展示了一种发光二极管带，它具有：由挤压塑料制成的朝一侧开口的柔性型材；两条集成在型材的壁部内部的电气导线，它们在壁部相互平行延伸并且在端面具有插头连接器或自由线端，用于将发光二极管带相互连接起来。延伸至壁部中的电气导线的凹槽构成了用于连接柔性导线载体的接触面，该柔性导线载体具有布置在其上的芯片发光二极管。利用填充在型材内部的透明或半透明的密封复合物对具有芯片发光二极管的柔性导线载体进行保护，以免受潮湿或天气影响。柔性导线载体与电气导线并联，其中总电流流经通过插头连接器或自由线端连接的型材导线，并且其中发光二极管带垂直于延伸方向具有弯曲弹性。
DE 10 2014 103 974展示了一种用于连接发光二极管(特别是LED电路板)的母线，该母线由载体型材组成，该载体型材具有用于电气连接LED发光体的集成电气导体。载体型材是一种一体式挤压成型部件，在其中，电气导体由以材料配合和/或形状配合的方式布置在挤压型材处的导电轨迹组成。
在DE 10 2013 208 400中描述了一种无外壳的LED带，具有柔性的导体薄膜，在该柔性的导体薄膜上设置有LED和对应的导电轨迹。通过在LED带处按规律间距设置的“穿刺”
(Piercing)接触点，每个LED灯单独地被穿刺到作为母线提供的扁平电缆中，以便接触。
这些已知解决方案的缺点在于，它们结构复杂且静态构造，灵活性差，例如但不限于电气接线方面。而且，它们的安装和安装过程中的搬运也是复杂且耗时费力的，特别是在需要长度调整/形状调整时。例如，在许多方面或安装情况下，它们的安装方式也是困难的，特别是在建筑公差没有被遵守时，或者是在改装中存在事先不完全知道的预定条件时。在大多数情况下，需要由制造商或供应商进行预制。将型材运输到安装地点是耗时耗力的，特别是在照明需要延伸一段较长的距离时。此外，这些系统通常要么模块化程度不高，要么具有大量不同的组件，这就增加了仓储、配置、订购等工作的难度。无论是不可配置、静态的照明系统制成品，还是有许多特殊部件的复杂模块化系统，都不利于高效的仓储、配置、发货、安装等工作。系统的部件也应尽可能一次性地在一家制造商生产，不需要或只需要很少大多是手动的中间装配步骤，而且优选地应由铝材、塑料、电子器件等更专业的原材料供应商交付给最终客户，不需要或只需要很少的加工步骤。因此，本发明的目的是创造一种不存在上述缺点的改进的装置或改进的系统，特别是寻求一种经改进的LED型材或尺寸非常小的LED型材接线系统。具体结构的一个示例是长宽约为15mm至40mm的横截面。这样做是为了获得小的结构尺寸，但电流仍然能够相对较高。由此，无需额外的馈电即可实现长距离传输。在此，应为型材提供简单并且实施起来灵活的电气接线方式，该电气接线方式也使得LED型材的良好和灵活的可配置性成为可能，特别是在其生产和/或安装过程中。
在此，应尽可能灵活地通过一个通用系统来满足对电气接线的不同要求，这些要求是根据型材的实施方式或构造或安装地点的构造而产生的，例如在长度调整、切割、角度、安装地点的电缆出口位置等方面。
在此，还要追求一种优选不使用工具或使用最少的工具就能够建立的连接，该连接优选地还能够在维修时方便地再次分断开。本发明的目的是提供一种灵活的模块系统，用于LED型材的接触或电气连接。例如，应该可行的是，例如利用现有的电缆槽剪手动剪断大部分部件的长度，然后直接处理这些部件(优选两个部件)，而无需进一步加工。
该目的通过独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案在图中和从属专利权利要求中阐述。根据本发明的系统使得例如以最适合运输的3.0m为单位来制造单个部分成为可能。这就为批发贸易中的储存和发货带来了优势，因为发货更长的单元在技术上是困难的，因此也是昂贵的。
根据本发明提供了一种照明系统，包括至少一个无母线的安装型材导轨，用于容纳至少一个能够插入该安装型材导轨的照明装置，以及至少一个能够插入该安装型材导轨的供电连接器。
在此，安装型材导轨被设计成挤压塑料型材或铝型材。根据本发明的型材优选地具有至少一米的长度并且具有各自在大约15mm至50mm的范围内，优选20mm或25mm的宽度和高度。型材在此具有基本上呈U型或H型的横截面。因此，它是一种常见的挤压型材，不需要进行任何特殊的后续加工或与其他组件进行组装，并且例如可以直接由制造商进行进一步处理。
照明装置被设计成长的非柔性/刚性条，即例如其长度至少是宽度和/或高度的10倍。因此，它长而扁平，例如被实施成条或板，或者换句话说，基本上是立方体的，具有10mm至50mm的宽度，1mm至15mm的高度和100mm以上的长度，优选300mm以上，例如560mm或1400mm。
在照明装置的前表面上装设有至少一个半导体光源，优选多个或一排半导体光源，如LED。
在照明装置的后表面上设计有至少两个裸露的、连续的接触导电轨迹。理想情况下，设计三个裸露的导电轨迹，因为由此实现反极性保护。
照明装置还具有外壳元件，该外壳元件被设计为能够与安装型材导轨机械联接，并且利用该外壳元件将照明装置保持在安装型材导轨中，特别地能够利用弹性设计的元件卡入或夹入安装型材导轨中。
照明系统的供电连接器具有接触装置，借助这些接触装置能够建立或者进行照明装置的接触导电轨迹与另一照明装置的接触导电轨迹和/或与供电电缆的电气联接。这样，供电连接器与照明装置中的一个或两个之间就形成了电气联接。
供电连接器还具有外壳元件，该外壳元件能够与安装型材导轨或与照明装置机械联接，并且利用该外壳元件将供电连接器保持在安装型材导轨中。这也可以这样来实施，使得供电连接器只联接至外壳73，而不联接至型材60。在另一种实施方式中，供电连接器可以机械地联接至照明装置，或特别地联接至其塑料罩/扩散器，并且在此优选地不具有与安装型材导轨的机械连接。
照明系统优选地被这样设计，使得插入安装型材导轨的供电连接器与后续同样插入安装型材导轨中的多个照明装置相互电气联接，其中供电连接器和照明装置能够在安装型材导轨中布置为相互各自重叠。这样，照明系统就能够简单地组装和配置，特别是无需或只需很少地使用工具。同时将建立起安全灵活的电气联接。
照明装置的外壳元件优选地被设计成扩散器或线性光学元件，或具有菲涅尔透镜，和/或被设计成电子元件以及光线控制的接触保护(ESD)和机械保护，或本身也用于光线控制。外壳元件也可被设计为由透明的、清晰的塑料制成，该外壳元件被夹在照明装置的照明侧或推入其中。这样保护照明元件免受损坏。还可以实现有利的照明和光线分布。
优选地，在一种实施方案中，供电连接器和照明装置都与安装型材导轨机械连接，但彼此不连接。特别地，这种连接可通过卡钩或类似装置来实现。因此在安装过程中，首先可以在长度上调整型材并安装，然后将供电连接器夹在型材内，并经由这些供电连接器中的至少一个来供电，然后再将照明元件夹在型材上，适当时也将照明元件切割成一定的长度。在照明装置的对接点处在此各自定位一个供电连接器。
安装型材导轨和照明装置优选地具有不同的长度。例如，安装型材的长度网格(典型地为1m、2m、2.5m、3.0m)可以与照明装置的长度网格(典型地为560mm或1.4m)不同。换句话说，安装型材能够以任意长度缩短或者拼接，且照明装置能够至少按预定的网格缩短。
照明装置优选地被设计成长而扁平的双面刚性PCB，具有半导体光源和控制电路。特别地，照明装置上的半导体光源可在此利用塑料保护帽覆盖或被浇注。
优选地，供电导电轨迹上的导电轨迹横截面在此具有以下几何形状的导体横截面：厚度：0.035mm至0.35mm，优选0.07mm至0.14mm，例如0.1mm；宽度：5mm至20mm，优选7.5mm至12.5mm，例如10mm。在一种实施方式中，照明装置的PCB在具有供电导电轨迹的后表面上具有第一导电轨迹层厚，该第一导电轨迹层厚大于具有LED的前表面上的导电轨迹层厚。例如，背面上的铜厚为0.035mm至0.35mm，优选地为0.07mm至0.14mm，例如0.1mm，而正面上为0.01mm至0.035mm。替代性地，正面上的导电轨迹层厚也可与背面上的导电轨迹层厚相同。它们也可以处于通孔连接状态，使两条导电轨迹同时承担起电流传导。
照明装置优选地被如此设计，使得能够按预定标记的网格缩短，特别是20mm至100mm，尤其是30mm至50mm或50mm至70mm。例如，能够借助可相对移动的刀片(如电缆槽剪或类似工具)剪断。可选地，PCB也可在此被设计具有预定断裂点和/或在PCB处标记网格。优选地，每个网格本身在此都能自主操作。可选地，网格内的电路可以被如此设计，使得网格能够被进一步缩短而不损失任何功能，其中，到下一个网格起点为止的网格剩余部分必须被废弃，即例如控制电路在每种情况下布置在网格的起点位置。
供电连接器优选地被设计为在插入状态下能够在安装型材导轨的纵向上在该安装型材导轨中位移。这样，在将供电连接器装入型材之后，在装入照明元件之前，就可以将供电连接器沿型材推至正确的重叠位置。
优选地，供电连接器与接触导电轨迹的配对被设计为具有反极性保护特性，特别地，其中接触导电轨迹和/或供电连接器接触装置被布置为(镜像)对称的。由此在安装过程中，即使使用直流电源，也无需考虑极性问题。
优选地，供电连接器被设计为沿着两个端部各自具有第一弹簧触点和第二弹簧触点，这两个弹簧触点相互电气连接。这样，即使在必要时安装受限的情况下倾斜安装，也能建立起安全、可靠的接触。
优选地，供电连接器中的至少一个供电连接器被设计成角度为90°的“拐角供电连接器”，利用该供电连接器能够绕拐角连接两个安装型材导轨中的照明装置。
优选地，供电连接器中的至少一个供电连接器被设计成“柔性供电连接器”，其中在第一供电连接器端部与第二供电连接器端部之间存在可弯曲的电缆连接件。这样就可以在任何角度上建立连接。
优选地，供电连接器中的至少一个供电连接器作为“接线装置”具有用于电缆的弹簧端子，该供电连接器被设计为，将照明装置与电源装置的接线电缆电气连接。可选地，每个供电连接器也可以被设计为具有电缆接线，以便灵活使用。
优选地，供电连接器具有另一个外壳元件，该另一个外壳元件被设计为，在两个安装型材导轨之间建立几何形状限定的机械联接，特别是以0度或90度的角度。例如，通过对应设计的型材接触面。这样就可以同时建立起型材的稳定连接。
优选地，照明系统包括至少一个单独的型材连接元件，该型材连接元件被设计为，在两个安装型材导轨之间建立几何形状限定的机械联接，特别是以0度或90度的角度。例如，通过对应设计的型材接触面。
优选地，用于为装入安装型材导轨的照明装置进行电气连接或供电的电气供电连接器具有：
-在底面上的印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)或包胶引线框架，具有至少两个电气弹簧触点。这些弹簧触点被设计和布置为在连接器安装好的状态下为照明装置供电。
-在与底面相对的顶面上的电缆引出线，具有至少两个电缆连接件，该电缆引出线被设计为与电缆连接，用于为照明装置供电。
-固定装置，特别是卡夹元件、卡扣元件或磁铁，被设计为卡在型材系统(60)处。例如，具有弹性的卡扣凸耳，在安装过程中与型材系统上的，优选型材系统内的凹槽咬合(优选无需工具，例如通过施加力就能再次拆卸)。
在此，固定装置可以特别地是塑料部件，具有至少一个弹性安装的卡夹元件或卡扣元件。固定装置与PCB组装成一体，形成电气连接器，例如利用卡扣连接、形状配合连接、通过粘合剂或借助注塑。在此，固定装置优选地被如此设计，使得能够在安装好的状态下相对于型材轴线在电气接线元件上位移，优选不需要很大的力。
优选地，弹簧触点以印刷电路板弹簧触点的形式被设计和布置具有反极性保护特性。优选地，这些弹簧触点中的多个弹簧触点在此可以布置为相互电气连接，用于接触同一电极。例如，具有至少三个优选地布置为围绕中心轴镜像对称并且围绕该中心轴对称电气连接的印刷电路板弹簧触点，优选地采用大电流弹簧触点即High Current Spring Finger的形式，类似于移动设备中用于接触电池的那些触点。这样可以确保简单可靠的接触，特别是即便在较大的电流下。
电缆连接件优选地被设计成弹簧端子、绝缘位移端子和/或PCB上或包胶引线框架中的焊眼(或连接器)。这样可以将例如已经拉入天花板的电缆在现场直接连接到电气连接器上进行供电。
本发明还涉及一种电气接线元件，该电气接线元件被构造为具有至少一个上述电气供电连接器。它特别地可包括相对于型材横向或向上导引的电缆引出线，用于连接至电源电压。
本发明还涉及一种电气连接器元件，由两个如本文所述的电气供电连接器组成，这些电气供电连接器与至少一根电缆，特别是多极电缆连接。电缆在此优选地是柔性的，例如绞合电缆，并且可以被构造成两极或多极电缆，或优选地由多根单独的绞合导线组成。特别地，这样可提供至少一个，可选甚至多个直流安全特低电压连接，作为工作电压为LED供电。可选地，附加地还可以提供数据连接，用于LED的总线控制，特别是同样地具有反极性保护或容差特性，特别是在插头侧和/或插座侧具有对称的接线布置。
这样就能够在多个型材之间建立优选柔性的连接，由于该柔性的特性，优选地还可以围绕弯角或拐角导引。利用电气连接器元件的上述可位移性(沿型材和相对于电气接线元件位移)，可在此提供简单的安装方式，因为通过电气连接器元件在电气接线元件上的滑动，型材在电气连接后仍然能够相对于彼此位移。这种电气连接器元件可在此特别地设计为，在两个根据本发明的在此所述的电气接线元件之间建立电气连接。
本发明还涉及一种电气供电连接器元件，包括包胶引线框架或PCB，至少具有：在底面上的由至少两个弹簧触点组成的第一组；在该底面上的由至少两个弹簧触点组成的第二组，它们与第一组的各自相关的弹簧触点电气连接。此外，电气连接器元件具有(优选塑料的)卡夹元件，该卡夹元件被设计为卡在安装型材导轨中。在此，第一组接触第一照明元件，第二组接触第二照明元件，从而在安装好的状态下相互电气连接。
优选地，在安装型材导轨的每个侧表面处至少设计有第一和第二纵向腹板或纵向凹槽，其中该第一纵向腹板或纵向凹槽用于以机械方式容纳供电连接器，该第二纵向腹板或纵向凹槽用于容纳照明装置。
优选地，附加的扩散器在照明装置之前装设，特别地卡入安装型材导轨中或安装型材导轨上。在此，扩散器可以作为“扁平的、无尽的”带例如从卷筒上提供，特别是由塑料，例如PMMA或PC，制成的挤压型材。
优选地，在安装型材导轨的每个侧表面处设计有第三纵向腹板或纵向凹槽，以容纳扩散器。
因此，根据本发明，提供了一种电气接线方式，被设计用于为线型LED照明装置供电，该LED照明装置固定在型材系统中；例如，固定在用于室内照明或建筑照明的灯具型材中，在该灯具型材中，LED排布置在由金属、塑料等制成的基本上呈U型或H型的型材内，优选地通过简单的、无粘合剂的方式夹紧、推入或卡夹在型材内。
在此，模块化设计和灵活简便的现场条件适应性是重要的方面。例如，优选地在现场各自根据施工现场或房间的当地条件对型材进行调整，即例如调整其长度、按角度切割、在现有电流出口区域内连接等。在此优选地使用标准的模块化系统，优选地具有寥寥数个、但能灵活插入的部件，并且该模块化系统的部件也应便于运输。这些部件的组合和调整也应简单进行，优选无需特殊工具，只需几个工作步骤即可完成。
利用根据本发明的系统，还可以沿LED型材照明系统设置多个馈电点，而无需花费大量成本，例如通过多个电缆馈电来补偿沿LED条的电压降。在此，多个馈电是灵活的，电缆出口的确切位置并不重要，因为接线系统在轴向上创造出公差和可变性。
根据本发明，系统中的照明装置被设计成条，即条状的(即扁平的和长条形的)印刷电路板，该印刷电路板由绝缘材料制成，如(例如已知的印刷电路板材料，如FR4、FR3等)，在其上或其中设计有扁平的金属导电轨迹。外露的导电轨迹，特别地背面上的导电轨迹，可在此被实施成镀金的、能够电气接触的接触表面。优选地，照明装置利用特低电压或SELV来操作，例如12V、24V或48V，特别是直流电压(DC)。
在此，导电轨迹条的数量优选地与LED条的极数或接线数一致。在一种特殊的实施方式中，供电的一个极也可通过金属型材系统本身来承载，因此电气接线元件也可以少一个极，例如只有一个单极或一个导电轨迹条。
LED照明装置在此优选地是条状印刷电路板或...，在其上装设有LED，以及可能至少部分地装设有其控制电路。条状或带状印刷电路板能够按分立长度，大多在限定的分割点处，分割成段，以便能够按网格以分立的步长来调整其长度。优选地，分割点在此标有可视的标记。优选地，每个网格元件在此都能自主操作，例如各自具有自己的用于LED的电子控制电路，即使这些电路能够共同配置，例如在WO 2020/194236中关于柔性LED条的描述，该文件通过引用被包含在此，特别是关于这方面的内容。
根据本发明，电气供电连接器能够插接、卡扣或卡夹在型材内部。在一种可选的实施方式中，还能够插接、卡扣或卡夹在照明装置或其外壳元件上。供电连接器在此被设计成能够如此装设的，使得卡扣式电气连接器能够沿型材方向在电气接线元件上位移。如此一来就可以提供这样的接线方式，它位置灵活，并且例如可以在安装过程中或在适应实际条件时进行调整，或可以补偿电缆出口或类似结构的建筑公差。在将型材引向天花板时，如果接线电缆在纵向上有活动空间，也可以让安装更加方便。这样就可以将接线电缆推入型材中，因为与其连接的供电连接器可以在型材中位移，并且继续履行其功能。
优选地，背面上的纵向导电轨迹被设计成至少三个对称布置的纵向导电轨迹。特别地，至少一个中央触点在此承载LED电源电压的负极，至少一个、优选两个外侧触点各承载LED电源电压的一个正极。特别地，正极和负极在此各自与照明装置的相关的纵向导电轨迹电气连接。特别地，导电轨迹被设计为具有足够的横截面，特别是具有足够的宽度，以便传导LED所需的电流，但与此同时，它们相互之间以及与边缘之间具有足够的距离，以便避免短路，并通过接线连接器的插接使得安全接触成为可能。导电轨迹，特别地至少在照明装置的不配备LED的背面上的导电轨迹，在此也可以具有200μm或更高的层高。根据本发明，由此可以传输明显更高的电流，即电压降明显降低。
优选地，供电接线长度区域内的纵向导电轨迹采用反极性保护布置，特别是围绕照明装置条状印刷电路板的纵向中心轴对称布置。由此设计了一种反极性保护接触方式，其中，在哪个方向上插接接触的接线连接器，或在哪个定向上装入照明装置并不重要。除了方便和避免接线错误外，这还使得成为可能的是：电缆可以选择性地从一侧或另一侧引出。在此，这种电气意义上的对称或反极性保护可以要么设计在电气接线元件侧，要么设计在与其接触的电气连接器侧，也可以两侧都设计。在电气连接器侧建立(电气)对称性的设计在此可在适当时减少设计工作量，从而使得相关的电气接线元件不一定也要被设计成(电气)对称的，由此可以例如避免导电轨迹在照明装置上的结构复杂的交叉(但可选地仍可设计出视觉上的对称性，例如，让用户清楚地看出这里所具有的反极性保护功能)。
本发明还涉及一种LED照明型材，特别是挤压铝型材，并且具有至少一个本文所述的电气连接系统。铝型材可特别地实施成U型或H型的基本形状，特别是具有两个侧壁和一个在内侧连接侧壁的优选连续的横腹板，该横腹板与侧壁边缘有一定间距。型材在侧壁内侧具有沿纵向连续的凹槽或腹板，这些凹槽或腹板被设计用于固定供电连接器、照明装置和/或可选的扩散器或罩。
本发明还涉及一种LED照明系统，该LED照明系统具有优选半透明(如不透明或乳白色)的罩和至少一个本文所述的LED照明型材。该LED照明系统优选地包括至少一个用于铝型材的端面端盖。
本发明还涉及一种将LED照明系统安装或接线到电源电压的方法，该方法包括：
-在安装地点处安装照明系统的一个或多个安装型材导轨。在此可将这些型材按其长度缩短和/或拼接。还可以将它们绕任意角度的拐角铺设，例如通过斜切。在此，还可以在型材中钻一个或多个孔，用于引入一根或多根供电电缆。可将型材拧紧、卡紧或夹紧在例如墙壁、天花板或悬挂结构上。由于是无母线的安装型材导轨，其机械加工并不复杂。
-将至少一个所述电气供电连接器装入安装型材导轨。在此，将这些供电连接器中的至少一个供电连接器与供电电缆连接，例如通过绝缘位移端子或弹簧端子。在此，通过安装型材导轨的对应设计的外壳元件将供电连接器固定住，即机械连接，例如通过至少一个弹簧凸耳、夹子或类似装置。优选地，供电连接器在此能够在型材纵向上位移。
-将至少一个所述照明装置装入安装型材导轨，位于供电连接器上方，使得该供电连接器与照明装置背面的连续供电导电轨迹接触。在此可将照明装置至少按预定网格缩短和/或按其长度对接起来，以适应型材的长度。在对接点处各自事先装入一个供电连接器，使其与两个对接的照明装置重叠。在此同样将照明装置夹在安装型材导轨中，即与之机械连接。可选地，也可建立与供电连接器的机械连接，但在优选的实施方式中没有这样做。在此，照明装置还可以具有用于夹入型材的外壳元件，该外壳元件还可以附加地实现诸如光线分布、光线扩散等光学功能。
-优选地，然后将透光的盖子/扩散器装设在安装型材导轨处，优选地通过卡扣的方式。
利用本发明能够实现许多优点，例如：
-拐角连接处的连贯照明，通过柔性连接器元件实现简单的接触；
-通过灵活的或能够位移的连接，轻松安装在天花板上；
-馈电位置可变；
-接线电缆可在现场预先拉入。在此之前，接线电缆是固定安装在型材上的。这也简化了型材的包装和运输，另一方面，在灯具安装过程中，施工现场的搬运操作也不成问题。消除了产生干扰的电缆段。
-通过多个馈电，可对较长的型材(特别是LED带)进行简单的电压降补偿，从而在较长的长度上实现高功率；
-在型材的背面或侧面的任意点位钻孔，以实现LED型材的馈电；
-易于配置，即使在安装过程中也能对形状更复杂的LED照明型材进行简单配置；
-由于型材不包含母线或类似装置，因此能够很容易地剪裁其长度(切锯、切割等)，不需要返工和特殊处理。
-设计紧凑，也可用于小型型材(如10mm)；
-反极性保护；
-接线无需工具。
-另一个优点是，接线元件没有任何突出部分，例如像插接或焊接到柔性印刷板上的传统电缆那样。因此不会对LED发出的光线造成阴影或干扰。
-另一个优点是没有电缆直接安装在型材上。这使得运输和储存更加方便。接线电缆在小型型材中的应力消除不再是难题。
-附加地，由于型材上没有电缆，安装时型材的搬运操作也更加方便。
-根据本发明的系统的另一个优点在于：
在维修和维护工作中，可以方便地更换单个元件。非专业人员也可以进行这项工作。因此，该系统也符合生态设计指令2009/125/EC，因此也符合可修复性的最低要求。
本发明的更多优点、特征和细节从下面的说明中得出，其中将参照附图描述本发明的实施例。
附图标记列表和专利权利要求和附图的技术内容一样是公开内容的一部分。对附图的描述连贯而全面。相同的附图标记表示相同的组件，具有不同索引的附图标记表示具有相同或相似功能的部件。
附图说明：
图1a和1b通过不同的透视(分解)视图显示了用于LED照明型材的根据本发明的照明系统的一种实施方式的示例；
图2a通过正面局部剖视图显示了根据本发明的照明系统的一种实施方式的视图；
图2b通过背面局部剖视图显示了根据本发明的照明系统的一种实施方式的视图；
图2c显示了照明系统的一种示例性实施方式的横截面；
图3a至3c显示了用于根据本发明的照明系统的照明元件的一种示例性实施方式的视图；
图4a至4f显示了根据本发明的照明系统的各种供电连接器的一种示例性实施方式的视图；
图5a至5c显示了根据本发明的照明系统在安装状态下的示例的视图。
图1a显示了LED照明系统80的根据本发明的组件，该LED照明系统用于经由灯罩69发光，该图是从型材背面或接线侧看去的分解图。在此，安装型材导轨60(也简称为型材60)被设计成例如具有U型，替代性地也具有H型横截面的铝型材，该铝型材能够在端面与端盖或封盖或与其他型材连接。照明系统80经由电缆67供电，优选地但并非强制地被供应48V、24V、12V或5V的安全超低电压(SELV)。该电缆67与根据本发明的作为一种插头元件的电气供电连接器50a电气连接，该电气供电连接器被设计为，能够经由卡夹元件56装设在型材60处，优选地以能够再次拆卸的形式。电流从电缆67经由电气供电连接器50a(也简称为连接器50)传导到根据本发明的照明装置70。在此，电气连接器50优选地在安装好的状态下能够在型材60内和/或照明装置70上沿型材轴线位移，以便例如能够将接线电缆67收纳在型材中，或在安装过程中重新调整位置。在装入连接器50后，在此同样将照明装置70夹在型材60中。由于型材60大多长于(如2m、2.5m、3m、4m或5m)照明装置70(如0.56m、1.4m等)，根据本发明，利用另一个装入型材的供电连接器50b来建立照明装置70之间的电气连接。这也可以绕过拐角66b或通过对接来实现，如图中所示利用供电连接器50c。绕过拐角的照明装置70在此根据其网格缩短到型材长度。为了改善发光、起到保护作用和/或为了更好的光学效果，可以在安装型材导轨上进一步装设透光的罩69，例如作为扩散器或光学元件。在所示示例中，扩散器在卷筒85上提供，并且在现场用电缆槽剪(替代性地也用钳子或剪刀搭配锯子或刀片等)调整其长度。
图1b同样显示了前面的根据本发明的照明系统80，但是是从型材正面或照明侧的视角看去。图中的元件已经在上文介绍过，或将在下文详细介绍。根据本发明，多个型材元件60也可以通过电气和/或机械方式相互连接。图中左侧为角度型型材连接66b，具有位于60a与60b之间的刚性连接元件50c。特别是在较长的型材的情况下，代替或者除了连接之外，还可以在多个任何有利的点位利用连接器50来实现馈电。因此，照明也可以分段开关。
示例中所示的拐角连接66b具有直角。根据本发明，要实现其他角度，只需将型材切割成其他角度即可，无需强制性做进一步的修改。这里展示的是一种实施方式，其中，在型材系统60中装设有刚性的拐角供电连接器，它在两侧与照明装置70的相应的电气接线导电轨迹电气连接。
图2b和图2b各自显示了根据本发明的照明系统80的透视局部剖面视图，具有前面已经解释过的组件。
图2c是组装好的照明系统80中的供电连接器50的横截面图。在该图中，供电连接器50利用其作为外壳元件的弹性设计的卡扣凸耳或钩子56固定在安装型材导轨60中。其印刷电路板(PCB)51承载弹簧触点52，并被固定在塑料外壳中，例如以形状配合或力配合的方式，如卡夹、卡扣、粘贴或注塑。弹簧触点各自接触照明元件70的背面的纵向导电轨迹74，以便为其供电。如图所示，这些照明元件70在这里需要经由透光的塑料罩73同样在安装型材导轨60内来供电。如图所示，这些照明元件70在这里经由透光的塑料罩73同样固定，即卡扣在安装型材导轨60中。照明元件70在这里被设计成双面印刷电路板(PCB)71，正面是LED71，背面是优选在长度上连续的、暴露的导电轨迹74。在此，背面可被设计为具有较厚的铜层，使导线横截面足够大，以保持沿照明型材的电压降足够低，特别是不会出现明显的亮度损失。
图3a详细显示了照明装置70的一种实施方式。在此显示了由透光的塑料制成的罩73，该罩可被设计为透明的，也可被设计成光学元件或光学扩散器。罩上或罩内装有长而扁平的PCB 72，具有一排LED 71，以及优选地具有在此未进一步示出的用于这些发光二极管的控制电路。在LED 71的相对侧，装设有至少两个，优选三个纵向导电轨迹74，通过它们为LED供电。它们是暴露的，因此能够直接接触。照明装置在此优选地按限定的网格分割(如5cm、7cm、10cm、15cm)，其中每个部分本身都能保持自主操作。在此，分断点可标有标记和/或设有预定断裂点。优选地，能够在不实施切削工艺的情况下，即利用剪刀和/或折断的方式来分割照明装置。
图3b显示了处于组装状态下的图3a中的照明装置，其中PCB 72被夹入、卡入或推入罩73的下面。
图3c通过从下方看向纵向导电轨迹74的视图显示了同样的照明装置。在所示示例中，设计有3个导电轨迹74a、74b、74c。在本实施方式中，通过在每种情况下处于外侧的导电轨迹74a和74c承载电源电压的第一极，中央导电轨迹74b承载电源电压的第二极，可由此实现反极性保护。因此，照明装置70或供电连接器50a可以任意方式安装，也可以旋转180度的方式安装，而不会发生极性反接和损坏照明装置70的危险。替代性地，照明装置70和/或供电连接器中也存在接触的其他布置和配置，利用这些布置和配置能够防止极性反接。优选地，在此在照明装置的背面如此设计导电轨迹的宽度，使得每极的导电轨迹宽度之和大致相同。
图4a显示了根据本发明的电气供电连接器50a的一种实施方式的从接触侧或底面看去的详细视图，该接触侧或底面在插入型材时暴露在外。该电气供电连接器具有：电缆引出线67或用于电缆67的接线；在其面向照明装置的底面或接触侧上的弹簧触点52；以及连接器外壳，具有卡夹元件56，作为该电气供电连接器的塑料外壳的用于与安装型材导轨60进行机械连接的元件。在此还能够看出弹簧触点52的对称布置。
利用图中所示的供电连接器50a，电缆67在此能够经由弹簧触点52与导电轨迹74(74a，74b，74c)接触，另见图2c和图3c。电气连接器50的本实施方式被设计为具有印刷电路板(PCB)51和作为连接外壳的塑料外壳。在此，PCB承载弹簧触点52，并被固定在塑料外壳中，例如，以形状配合或力配合的方式，如卡夹、卡扣、粘贴或浇注。在一种替代性的实施方式中，电气连接器也可以被设计成包胶引线框架，或被设计成MID(模制互连器件)即三维电路载体，或被设计成具有包胶冲压网格的塑料包胶组件。塑料外壳在此主要被设计为，经由卡夹元件或卡扣元件56，或可选地还通过磁铁，以能够再次拆卸的方式卡入型材60，从而在弹簧触点52与导电轨迹74a、74b、74c之间建立接触。在该视图中，显示了用于电缆67的电缆连接件53。特别地，这些电缆连接件可被实施成焊接触点/焊盘和/或弹簧端子或绝缘位移端子，或压接连接件、螺钉端子等。
图4b显示了朝安装型材导轨看去的一侧的视图，该安装型材导轨被设计成U型长型材，该U型长型材在其侧壁处具有在长度上连续的腹板或凹槽68a、68b、68c，这些腹板或凹槽被设计为，为装入安装型材导轨60的供电连接器50(通过68a)、照明装置70(通过68b)和罩69(通过68c)提供机械支撑。
图4c显示了如图中向下装入型材系统的电气供电连接器50b。该电气供电连接器具有第一端和第二端，即左端和右端，它们的弹簧触点52在长度方向上相互连接。因此，第一照明装置70的背面的导电轨迹74能够与第一端建立电气接触，第二照明装置70的背面的导电轨迹能够与第二端建立电气接触。两端之间可在此连续设计有刚性PCB，或者在另一种实施方式中也可以实施柔性连接，例如经由电缆或柔性印刷电路板。
图4d再次从另一侧显示了供电连接器50b。在本实施方式中，弹簧触点52及其电气连接是利用PCB 51实现的。在这样的PCB 51的实施方式的所示示例中，弹簧触点52是通过从照明装置侧看去的视图来显示的。每个电极实施有多个弹簧触点，在图中的示例中为两个，以确保安全接触和/或为需传输的电流强度提供足够的接触。在这里，弹簧触点52的布置围绕PCB 51的(较长的)中心轴对称，其中，中央弹簧触点52承载电源电压的第一极，第二极位于两侧的外侧弹簧触点52上。由此，如果将连接元件50旋转180度，极性还是相同的(反极性保护)。
图4e和图4f各自显示了供电连接器50c的视图，该供电连接器被设计用于90度的拐角连接。这里是90度角度的条状PCB 51，两端各自具有弹簧触点52。因此可以绕拐角进行连接。替代性地，其他角度当然也是可行的。替代性地，也可以利用电缆将两个接线供电连接器50a配置成纵向或角度连接器，该纵向或角度连接器还能够实现任意角度和/或能够实现任意长度的供电连接器。
图5a、图5b和图5c显示了根据本发明配备的LED照明系统，图中型材60的接线侧是朝下的。各自示出一个概览视图和两个相关的详细视图。在型材60的这些详细视图中，各自在局部剖面区域显示了供电接线连接器50a或50b。照明装置70在此具有三个纵向导电轨迹74a、74b和74c，它们是暴露的或裸露的，并且能够从观察侧进行电气接触。在所示示例中，两个导电轨迹74a和74c构成照明装置70的供电的一个共极，中央导电轨迹74b构成第二极。由于这些导电轨迹通常必须承载相同的电流，因此它们的横截面积可以如图所示是相同的，但也可在厚度相同的情况，宽度不同。在此，导电轨迹优选地围绕型材的纵轴对称。在其他实施方案中，根据本发明的反极性保护布置也可以具有两个以上的极，例如用于控制开关状态、颜色或亮度，或用于照明总线系统。
由于该根据本发明的实施方式具有反极性保护特性，因此可以借助将有角度的电缆接线旋转180°来改变接线侧。这一点对于具有斜角切割的型材特别重要和有利(因为斜切型材不再对称)。这样就最大限度地减少误差，并简化客户的工作，因为不再需要图纸来指导如何在施工现场进行制作。
暴露的纵向导电轨迹74a、74b和74c在此被供电连接器50a和50b接触，其中一个用于馈电，另一个用于跨越两个照明装置70之间的对接点66a进行电气连接。
例如，在单色LED(2针)的情况下，照明装置上的LED排布置优选地与0.75mm2的电缆相连。横截面应尽可能大，以尽量减少导线上的电压损失。这与照明装置上越来越小的LED/焊盘产生矛盾。如果LED被设计为多色的，如RGB(4针)或RGBW(5针)，则几乎不可能使用0.75mm2。因此，在这种情况下必须减小横截面。对于10m的导线长度，横截面为1.0mm2-1.5mm2的电缆是最理想的。如图所示，根据本发明可以解决这个问题，具体来说，通过在照明装置的背面上使用线性导电轨迹74，这些导电轨迹与型材中的接线连接器50连接即可。这样，也可以在照明装置或型材的任何一点(任何多点)使用连接器50进行馈电，同时还利用线性导电轨迹74确保必要的导体横截面，这些线性导电轨迹还能够实现更大的导体横截面。
附图标记列表
50(a，b，c) 供电连接器、电气连接器
51 PCB、印刷电路板、包胶引线框架、MID
52 弹簧触点、接触装置
53、53a 电缆连接件、弹簧端子、焊接触点/焊盘
56 卡夹元件、连接器外壳、连接器固定夹、夹子
60(a，b，c) 安装型材导轨、型材、LED照明型材
61 接线侧、型材背面
66a 直型型材连接、对接点
66b 角度型材连接、拐角连接、斜接
67 电缆引出线、电缆
68a，b，c 型材侧壁处或型材的侧壁处的凹槽或腹板
69 灯罩、罩、光罩、扩散器
70 照明装置、LED电路板
71 LED(正面)
72 LED印刷电路板
73 罩、扩散器、外壳元件
74(a，b，c) 导电轨迹、纵向导电轨迹(背面)
80 LED电气连接系统、连接套件
85 卷筒
86 分割或剪切工具、电缆槽剪

Claims (25)

1.一种照明系统，包括
至少一个无母线的安装型材导轨(60a,60b,60c)，用于容纳至少一个能够插入所述安装型材导轨的照明装置(70)，以及
至少一个能够插入所述安装型材导轨的供电连接器(50a,50b,50c)；
其中所述安装型材导轨(60a,60b,60c)被设计成挤压塑料型材或铝型材，
其中所述照明装置(70)被设计成长的刚性条，特别地其长度至少是宽度和/或高度的10倍，
-在其前表面上具有至少一个半导体光源，优选地具有多个半导体光源或一排半导体光源，并且
-在其后表面上具有至少两个裸露的、连续的接触导电轨迹，
其中，所述照明装置(70)还具有透光的外壳元件(73)，所述外壳元件被设计为能够与所述安装型材导轨机械联接，并且利用所述外壳元件将所述照明装置保持在所述安装型材导轨中，
其中，所述供电连接器(50a,50b,50c)具有接触装置，借助所述接触装置能够建立或进行所述照明装置的所述接触导电轨迹与另一照明装置的接触导电轨迹和/或与供电电缆的电气联接，并且
其中，所述供电连接器(50a,50b,50c)还具有外壳元件，所述外壳元件能够与所述安装型材导轨(60a,60b,60c)或与所述照明装置(70)机械联接，并且利用所述外壳元件将所述供电连接器保持在所述安装型材导轨中。
2.根据权利要求1所述的照明系统，其特征在于，
所述照明系统被这样设计，使得插入所述安装型材导轨(60a,60b,60c)的供电连接器(50a,50b,50c)与后续同样插入所述安装型材导轨中的多个照明装置(70)相互电气联接，其中所述供电连接器和所述照明装置能够在所述安装型材导轨中布置为相互各自重叠。
3.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明装置(70)的所述外壳元件被设计成扩散器(69,73)或线性光学元件，和/或被设计成电子元件的接触保护(ESD)和机械保护。
4.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)和所述照明装置(70)都与所述安装型材导轨(60a,60b,60c)机械连接，特别地通过卡钩连接，但彼此不连接。
5.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述安装型材导轨(60a,60b,60c)和所述照明装置(70)具有不同的长度。
6.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明装置(70)被设计成双面刚性PCB，具有所述半导体光源和控制电路；
特别地，其中所述照明装置上的所述半导体光源利用塑料保护帽覆盖或被浇注。
7.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明装置(70)的所述PCB在所述后表面上具有第一导电轨迹层厚，所述第一导电轨迹层厚大于所述前表面上的导电轨迹层厚。
8.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明装置(70)被如此设计，使得所述照明装置能够按预定的网格缩短，特别是40mm至100mm，尤其是50mm至70mm，优选地能够借助可相对移动的刀片剪断，其中每个网格本身都能自主操作。
9.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)在插入状态下能够在所述安装型材导轨(60a,60b,60c)的纵向上在所述安装型材导轨中位移。
10.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器与所述接触导电轨迹的配对被设计为具有反极性保护特性，特别地，其中所述接触导电轨迹和/或所述供电连接器接触装置被布置为对称的。
11.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)在所述安装型材导轨(60a,60b,60c)的纵向上各自具有相互电气连接的第一和第二弹簧触点(52)。
12.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)中的至少一个供电连接器被设计成角度为90°的拐角供电连接器，利用所述供电连接器能够绕拐角连接两个安装型材导轨(60a,60b,60c)中的所述照明装置(70)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)中的至少一个供电连接器被设计成柔性供电连接器(58)，其中在第一供电连接器端部与第二供电连接器端部之间存在可弯曲的电缆连接件(53)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)中的至少一个供电连接器作为接线装置具有用于电缆的弹簧端子(53a)或绝缘位移端子，并且被设计为，将所述照明装置与电源装置的接线电缆电气连接。
15.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)具有另一个外壳元件，所述另一个外壳元件被设计为，在两个安装型材导轨(60a,60b,60c)之间建立几何形状限定的机械联接，特别是以0度或90度的角度。
16.根据权利要求1至14中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明系统包括至少一个单独的型材连接器(66a,66b)，所述型材连接器被设计为，在两个安装型材导轨(60a,60b,60c)之间建立几何形状限定的机械联接，特别是以0度或90度的角度。
17.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述电气供电连接器(50a,50b,50c)具有：
·在底面上的PCB(51)或包胶引线框架(51)，具有至少两个弹簧触点(52)；
·在顶面上的电缆引出线(67)，具有至少两个电缆连接件(53)；
·固定元件(56)，特别是卡夹元件(56)，被设计为卡在型材系统(60)处，
其中所述卡扣连接在适当时也能够借助磁铁卡扣来实施。
18.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)的所述弹簧触点(52)布置和设计为具有反极性保护特性，特别是具有至少三个弹簧触点(52)，优选地布置为围绕中心轴镜面对称并且电气连接，优选地采用大电流弹簧触点即High Current Spring Finger的形式。
19.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述供电连接器(50a,50b,50c)的所述电缆连接件(53)被设计成弹簧端子、绝缘位移端子和/或所述PCB(51)或包胶引线框架上的焊眼。
20.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明系统包括电气连接元件，由两个供电连接器(50)组成，所述供电连接器与至少一根电缆，优选柔性的电缆，特别是两级电缆(69)连接，被设计用于在两个照明装置之间建立电气连接。
21.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
所述照明系统包括电气连接器元件，具有包胶引线框架或PCB(51)，至少具有：
在底面上的由两个弹簧触点(52)组成的第一组，和在所述底面上的由两个弹簧触点(52)组成的第二组，所述第二组的两个弹簧触点与所述第一组的各自相关的弹簧触点电气连接；
固定元件(56)，特别是卡夹元件(56)，被设计为卡在所述安装型材导轨中，从而使得所述第一组接触第一照明装置(70)的第一接线元件(74)，并且所述第二组接触第二照明装置(70)的第二接线元件(74)，并且在安装状态下将它们相互电气连接。
22.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
在所述安装型材导轨(60a,60b,60c)的每个侧表面处至少设计有第一和第二纵向腹板或纵向凹槽，其中所述第一纵向腹板或纵向凹槽用于以机械方式容纳所述供电连接器(50a,50b,50c)，所述第二纵向腹板或纵向凹槽用于容纳所述照明装置(70)。
23.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
附加的扩散器(79,73)在所述照明装置(70)之前装设，特别地卡入所述安装型材导轨(60a,60b,60c)中或所述安装型材导轨上，优选地，其中所述扩散器作为“扁平的、无尽的”带例如从卷筒上提供，特别是由塑料，例如PMMA或PC，制成的挤压型材。
24.根据前述权利要求中的一项所述的照明系统，其特征在于，
在所述安装型材导轨(60a,60b,60c)的每个侧表面处设计有第三纵向腹板或纵向凹槽，以容纳所述扩散器。
25.一种用于将LED照明系统安装或接线到电源电压的方法，具有：
·在安装地点处安装所述照明系统的一个或多个安装型材导轨(60a,60b,60c)；
·将至少一个所述电气供电连接器(50a,50b,50c)装入所述安装型材导轨，其中，将所述供电连接器中的至少一个供电连接器与供电电缆(67)连接，优选地，其中所述供电连接器在此能够在型材纵向上位移；
·将至少一个所述照明装置(70)装入所述安装型材导轨(60a,60b,60c)，位于所述供电连接器(50a,50b,50c)上方，使得所述供电连接器与所述照明装置背面的连续供电导电轨迹(74)接触，其中所述照明装置至少按预定网格缩短和/或按其长度对接起来，以适应所述型材的长度，其中在对接点处各自事先装入一个供电连接器，使其与所述两个对接的照明装置重叠；
·可选地将透光的盖子(69,73)安装在所述安装型材导轨处(60a,60b,60c)，优选地同样通过卡扣的方式。
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