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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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I. Stand der Technik
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Eine
derartige Beleuchtungseinheit ist beispielsweise in der
WO 2006/066531 A1 offenbart.
In dieser Offenlegungsschrift ist eine Beleuchtungseinheit beschrieben,
die eine auf einer Montageplatine fixierte Leuchtdiodenanordnung
aufweist. Die Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung erfolgt
mit Hilfe von elektrischen Anschlüssen, die seitlich an der
Montageplatine befestigt sind.
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II. Darstellung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße
Beleuchtungseinheit bereitzustellen, die universell einsetzbar ist
und problemlos in kundenspezifische Anwendungen integrierbar ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
beschrieben.
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Die
erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit weist eine
Halbleiterlichtquellenanordnung und eine Montageplatine, auf der
die Halbleiterlichtquellenanordnung montiert ist, sowie elektrische
Anschlüsse zur Stromversorgung der Halbleiterlichtquellenanordnung
auf, wobei die elektrischen Anschlüsse auf der Montageplatine
angeordnet sind und in mindestens zwei alternativ zur Stromversorgung
der Halbleiterlichtquellenanordnung verwendbare Gruppen von elektrischen
Anschlüssen mit unterschiedlicher räumlicher Ausrichtung
unterteilt sind. Dadurch kann die erfindungsgemäße
Beleuchtungseinheit als Lichtquelle in Applikationen mit unterschiedlichen
räumlichen Gegebenheiten, insbesondere mit unterschiedlicher
Ausrichtung von Fassungskontakten und Optik relativ zur Lichtquelle
eingesetzt werden. Mit dem Begriff Halbleiterlichtquellenanordnung
wird hier eine während ihres Betriebs Licht oder Infrarotstrahlung oder
UV-Strahlung emittierende Halbleiteranordnung, bezeichnet. Insbesondere
umfasst der Begriff Halbleiterlichtquellenanordnung eine Leuchtdiodenanordnung
oder eine Laserdiodenanordnung, die während ihres Betriebs
Licht oder Infrarotstrahlung oder Ultraviolette Strahlung generiert.
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Vorteilhafterweise
besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit
eine erste Gruppe von elektrischen Anschlüssen, die nebeneinander
entlang einer ersten Achse angeordnet sind, und eine zweite Gruppe
von elektrischen Anschlüssen, die entlang einer quer zur
ersten Achse verlaufenden zweiten Achse angeordnet sind. Dadurch
können mindestens zwei unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten
für Anschlusskabel an die elektrischen Anschlüsse
der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit geschaffen
werden. Das heißt, die Anschlusskabel einer Stromquelle
können aus mindestens zwei unterschiedlichen Richtungen
zu den elektrischen Anschlüssen der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit geführt werden, ohne dass sie hierfür übermäßig
gebogen oder abgeknickt werden müssten. Die Anschlusskabel
zur Verbindung der elektrischen Anschlüsse der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit mit Fassungskontakten einer Stromquelle können
daher entsprechend kurz sein.
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Gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit verlaufen die erste und zweite Achse, entlang
der die vorgenannten Gruppen von elektrischen Anschlüssen
ausgeordnet sind, senkrecht zueinander. Dadurch werden mindestens
drei unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten für
Anschlusskabel einer Stromquelle realisiert.
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Vorteilhafterweise
sind die elektrischen Anschlüsse der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit als metallische Kontaktflächen auf
der Oberfläche der Montageplatine ausgebildet, um als Lötfläche
für Anschlusskabel dienen zu können. Vorzugsweise
besitzen die metallischen Kontaktflächen jeweils einen
rechteckförmigen Umriss, um die unterschiedlichen Adern
eines Anschlusskabels in geringem Abstand und elektrisch isoliert
voneinander mit diesen Kontaktflächen verlöten
zu können.
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Bei
der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit ist
vorteilhafterweise jeweils ein elektrischer Anschluss der ersten
Gruppe mit einem elektrischen Anschluss jeder anderen Gruppe von
elektrischen Anschlüssen elektrisch leitend verbunden.
Dadurch kann auf einfache Weise die Austauschbarkeit der einzelnen
Gruppen von elektrischen Anschlüssen der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit gewährleistet werden.
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Vorteilhafterweise
besitzt die Montageplatine der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit einen Endabschnitt mit reduzierter Breite, auf
dem die elektrischen Anschlüsse der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit angeordnet sind. Durch diese Maßnahme
werden ein Platz sparender, kompakter Aufbau der Beleuchtungseinheit
und ein verbesserter Zugang zu den elektrischen Anschlüssen
der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit gewährleistet.
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Vorzugsweise
weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit
einen stufenartig Übergang zu dem Endabschnitt mit reduzierter
Breite auf, wobei dieser stufenartige Übergang zumindest
an einer Seite der Montageplatine zwei im rechten Winkel zueinander
angeordnete Kanten besitzt. Diese im rechten Winkel zueinander verlaufenden
Kanten können als Referenz für die Justage der
erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit bezüglich
einer Halterung in einer Leuchte oder einem Scheinwerfer dienen.
Die vorgenannten Kanten bilden mit der Flächennormalen
der Montageplatinenebene ein kartesisches Koordinatensystem, das
beispielsweise zur Ausrichtung der erfindungsgemäßen
Beleuchtungseinheit bezüglich einer Halterung oder einer
Optik in einem Scheinwerfer dienen kann.
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Die
Montageplatine der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit
ist vorzugsweise als Metallkernplatine ausgebildet. Die Metallkernplatine
kann als thermische Schnittstelle zu einem Kühlkörper
oder einer Wärmesenke, der bzw. die Bestandteil einer Leuchte
ist, in der die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit
eingesetzt wird. Zu diesem Zweck kann die Metallkernplatine beispielsweise
unmittelbar auf den Kühlkörper oder die Wärmesenke
montiert werden, so dass die von den Halbleiterlichtquellen generierte
Wärme über die Metallkernplatine an den Kühlkörper
bzw. die Wärmesenke abgeführt wird. Die Montageplatine
ist ferner in vorteilhafter Weise mit einer Bohrung versehen, die
eine einfache Fixierung der Montageplatine auf einer Oberfläche
einer Leuchte, insbesondere auf der Oberfläche eines zur Leuchte
gehörenden Kühlkörpers oder einer zur Leuchte
gehörenden Wärmesenke, ermöglicht.
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III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
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1 Eine
Draufsicht auf eine Beleuchtungseinheit gemäß dem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem
Anschlusskabel gemäß einer ersten Anschlussoption
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2 Eine
Seitenansicht der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinheit
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3 Eine
Draufsicht auf die in 1 abgebildete Beleuchtungseinheit
mit einem Anschlusskabel gemäß einer zweiten Anschlussoption
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4 Eine
Draufsicht auf die in 1 abgebildete Beleuchtungseinheit
mit einem Anschlusskabel gemäß einer dritten Anschlussoption
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In 1 ist
die Beleuchtungseinheit gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch abgebildet.
Diese Beleuchtungseinheit besitzt eine Metallkernplatine 1 und
eine Leuchtdiodenanordnung 2, die auf der Metallkernplatine 1 befestigt
ist. Die Metallkernplatine 1 dient als Montageplattform
für die Leuchtdiodenanordnung 2 und für elektrische
Anschlüsse 31, 32 sowie 41, 42 zur Stromversorgung
der Leuchtdiodenanordnung 2. Außerdem kann die
Metallkernplatine 1 auch als thermische Schnittstelle zu
einem Kühlkörper oder einer Wärmesenke
dienen, der bzw. die als Bestandteil einer Leuchte ausgebildet sind,
in der die Beleuchtungseinheit eingesetzt wird. Die Metallkernplatine 1 besitzt
eine im Wesentlichen rechteckförmige Kontur und ist auf
einer Seite mit einem Endabschnitt 10 von reduzierter Breite
versehen. Der Übergang zu diesem Endabschnitt 10 ist
stufenartig ausgebildet. Der stufenartige Übergang bildet
an zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Metallkernplatine 1 jeweils
zwei im rechten Winkel zueinander verlaufende Kanten 11, 12 aus,
die zur Justage der Beleuchtungseinheit in einer Leuchte oder einem
Scheinwerfer dienen können. Die Leuchtdiodenanordnung 2 ist
außerhalb des Endabschnitts 10 auf der Metallkernplatine 1 fixiert.
Auf ihrer vom Endabschnitt 10 abgewandten Seite ist die
Metallkernplatine 1 mit einer durchgehenden Bohrung 6 versehen,
die eine Schraubbefestigung der Beleuchtungseinheit in einer Leuchte
oder einem Scheinwerfer ermöglicht.
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Die
elektrischen Anschlüsse 31, 32 und 41, 42 sind
im Bereich des Endabschnitts 10 als metallische Kontaktflächen
auf der Oberfläche der Metallkernplatine 1 ausgebildet.
Die Leuchtdiodenanordnung 2 besteht aus einer oder mehreren,
beispielsweise fünf, nebeneinander angeordneten und in
Serie geschalteten Leuchtdiodenchips, die je nach Anwendung so ausgebildet
sein können, dass sie während ihres Betriebs weißes
oder farbiges Licht oder Infrarotstrahlung emittieren. Bei diesen
Leuchtdiodenchips handelt es sich beispielsweise um Dünnfilm-Leuchtdiodenchips,
deren Grundprinzip beispielsweise in der Druckschrift I.
Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben
ist. Die Leuchtdiodenanordnung 2 ist mit Hilfe von Drahtbonds 51, 52 und
auf der Metallkernplatine 1 verlaufenden Leiterbahnen (nicht
abgebildet) sowohl mit den ersten elektrischen Anschlüssen 31, 32 als
auch mit den zweiten elektrischen Anschlüssen 41, 42 elektrisch
leitend verbunden. Das heißt, der Drahtbond 51 ist
beispielsweise sowohl mit der Kontaktfläche 31 des
ersten Anschlusspaares 31, 32 als auch mit der
Kontaktfläche 41 des zweiten Anschlusspaares 41, 42 elektrisch
leitend verbunden, während der andere Drahtbond 52 sowohl
mit der Kontaktfläche 32 des ersten Anschlusspaares 31, 32 als
auch mit der Kontaktfläche 42 des zweiten Anschlusspaares 41, 42 elektrisch
leitend verbunden ist. Damit sind auch die Kontaktflächen 31 und 41 untereinander
elektrisch leitend verbunden, und analog dazu sind damit auch die
Kontaktflächen 32 und 42 untereinander
elektrisch leitend verbunden. Die Paare 31, 32 bzw. 41, 42 von
elektrischen Anschlüssen können daher alternativ
zur Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung 2 verwendet
werden.
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Die
metallischen Kontaktflächen 31, 32, die das
erste Anschlusspaar bilden, sind mit geringem Abstand nebeneinander
entlang einer parallel zur Kante 11 verlaufenden Achse 8' angeordnet.
Sie 31, 32 besitzen jeweils einen rechteckförmigen
Umriss, wobei die langen Seiten dieses rechteckförmigen Umrisses
parallel zu den Kanten 12 des stufenartigen Übergangs
bzw. des Endabschnitts 10 verlaufen.
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Die
anderen metallischen Kontaktflächen 41, 42,
die das zweite Anschlusspaar bilden, sind mit geringem Abstand nebeneinander
entlang einer parallel zur Kante 12 verlaufenden Achse 8 angeordnet.
Sie 41, 42 besitzen ebenfalls jeweils einen rechteckförmigen
Umriss, wobei aber die langen Seiten dieses rechteckförmigen
Umrisses parallel zu den Kanten 11 des stufenartigen Übergangs
bzw. des Endabschnitts 10 verlaufen. Das heißt,
die Kontaktflächen 41, 42 des zweiten
Anschlusspaares sind senkrecht zu den Kontaktflächen 31, 32 des
ersten Anschlusspaares ausgerichtet. Die Kontaktflächen 31, 32 bzw. 41, 42 beider
Anschlusspaare sind auf dem Endabschnitt 10 der Metallkernplatine 1 angeordnet.
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Bei
der Anwendung gemäß der Darstellung in 1 werden
die Kontaktflächen 31, 32 des ersten Anschlusspaares
zur Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung 2 verwendet.
Das Stromversorgungskabel 7 zur Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung 2 besitzt
zwei Adern 71, 72, wobei die erste Ader 71 mit
der Kontaktfläche 31 und die zweite Ader 72 mit
der anderen Kontaktfläche 32 des ersten Anschlusspaares
verlötet ist. Die Kontaktflächen 31, 32 sind
daher in 1 nicht sichtbar, da sie durch
die Adern 71, 72 des Anschlusskabels 7 verdeckt
werden. Das Stromversorgungskabel 7 verläuft parallel zur
Kante 12 der Metallkernplatine 1. Die beiden nicht verwendeten
Kontaktflächen 41, 42 können
optional mit einer Schutzdi ode bestückt werden, um elektrostatische
Defekte an der Beleuchtungseinheit vor und während ihres
Betriebs zu vermeiden. Alternativ kann eine Schutzdiode auf zwei
speziell hierfür vorgesehenen Lötflächen
bestückt werden.
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Bei
der Anwendung gemäß der Darstellung in 3 werden
die Kontaktflächen 41, 42 des zweiten
Anschlusspaares anstelle der Kontaktflächen 31, 32 des
ersten Anschlusspaares zur Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung 2 der
Beleuchtungseinheit verwendet. Die erste Ader 71 des Stromersorgungskabels 7 ist
mit der Kontaktfläche 41 verlötet und
die zweite Ader 72 des Kabels 7 ist mit der anderen
Kontaktfläche 42 des zweiten Anschlusspaares verlötet.
Die Kontaktflächen 41, 42 sind daher
in 3 nicht sichtbar, da sie durch die Adern 71, 72 des
Anschlusskabels 7 verdeckt werden. Das Stromversorgungskabel 7 verläuft
hier parallel zur Kante 11 der Metallkernplatine 1.
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Bei
der Anwendung gemäß der Darstellung in 4 werden
ebenfalls die Kontaktflächen 41, 42 des
zweiten Anschlusspaares zur Stromversorgung der Leuchtdiodenanordnung 2 der
Beleuchtungseinheit verwendet. Die erste Ader 71 des Stromversorgungskabels 7 ist
mit der Kontaktfläche 41 verlötet und
die zweite Ader 72 des Kabels 7 ist mit der anderen
Kontaktfläche 42 des zweiten Anschlusspaares verlötet.
Die Kontaktflächen 31, 32 und 41, 42 werden
in 4 durch das Anschlusskabel verdeckt. Das Stromversorgungskabel 7 verläuft
hier ebenfalls parallel zur Kante 11 der Metallkernplatine 1.
Allerdings zeigt das freie Ende des Stromversorgungskabels 7 zur
entgegen gesetzten Seite wie bei der in 3 abgebildeten
Anwendung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/066531
A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - I. Schnitzer
et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 [0019]