DE102009042615A1

DE102009042615A1 - Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED

Info

Publication number: DE102009042615A1
Application number: DE102009042615A
Authority: DE
Inventors: Karl-Wilhelm Vogt; Freddi Plikun
Original assignee: BJB GmbH and Co KG
Current assignee: BJB GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: DE102009042615B4; WO2011035751A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED, die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder aufweist, wobei das Anschlusselement Kontakte aufweist, welche einerseits mit Anschlusskabeln und andererseits mit den Kontaktfeldern verbindbar sind und mit einer die LED überfangenden, lichtdurchlässigen Abdeckung. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED bereitzustellen, welches hinsichtlich seines elektrischen Anschlusses und seinem Aufbau kostengünstig und mit geringem Aufwand hergestellt und montiert werden kann. Gelöst wird die Aufgabe durch ein Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Abdeckung, in welche die Kontakte integriert sind, das Anschlusselement bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED, die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder aufweist, wobei das Anschlusselement Kontakte aufweist, welche einerseits mit Anschlusskabeln und andererseits mit den Kontaktfeldern verbindbar sind und mit einer die LED überfangenden, lichtdurchlässigen Abdeckung.
LED's werden zunehmend häufiger in der Leuchtenindustrie als Ersatz für herkömmliche Lichtquellen, wie Glühlampen und Leuchtstofflampen, eingesetzt, um insbesondere energiesparende und miniaturisierte Beleuchtung zu realisieren. Beispiel für solche Beleuchtungen sind Treppenstufenbeleuchtungen, Not- und richtungsweisende Beleuchtungen zum Kenntlichmachen von Rettungswegen aber auch in Fußböden eingelassene Leuchten zu dekorativen Zwecken. Darüber hinaus gewinnt die LED als Leuchtmittel zum Ersatz der herkömmlichen Raum- und Gebäudeausleuchtung vermehrt Bedeutung. Leuchten unter Nutzung von auf einer Platine angeordneten LED's sind beispielsweise aus DE 10 2004 004 779 A1 oder US 7,182,627 B1 bekannt.
US 7,182,627 B1 offenbart eine LED-Leuchtenanordnung, die sich aus einer wärmeleitfähigen Grundplatte, einer Platine mit mehreren LED's und Kontaktfeldern, einer Fixierplatte, einer Reflektionsplatte und einer Abdeckung zusammensetzt. Die LED's werden hier jedoch aufwändig über Lötstellen mit den Kontaktfeldern der Platine verbunden. Zudem ist die Vielzahl an Einzelbauteilen, die jeweils separat gefertigt und dann montiert werden müssen, bei dieser Ausführungsform als nachteilig zu bewerten.
Die Leuchtenindustrie ist ständig bemüht, Vereinfachungen hinsichtlich der Herstellung und des Montageaufwandes von LED Leuchten zu entwickeln. Sie bevorzugt beispielsweise eine lötfreie Anbindung der Anschlusskabel, da dies montagetechnisch erhebliche Erleichterungen bedeutet und den einfachen Austausch defekter LED's ermöglicht.
Die bislang noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 005 823.8 der Anmelderin offenbart ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED, welches durch die Verwendung von Andruckkontakten mit Kontaktklemmen den lötfreien Anschluss der LED sowie den lötfreien Anschluss der Anschlusskabel ermöglicht. Dies vereinfacht die Handhabung der LED-Leuchten beträchtlich.
Die in der DE 10 2008 005 823.8 dargestellte LED-Leuchte ist modular aufgebaut. Sie besteht aus einem Grund- bzw. Kühlkörper, auf welchen eine Platine mit einer LED und Kontaktfeldern angeordnet ist. Auf die Platine ist ein ringförmiges Anschlusselement aufgesetzt, welches die Andruckkontakte birgt. Abschließend ist ein Optikhalter mit einem Optikelement auf dem Anschlusselement angebracht. Dieser modulare Aufbau erlaubt es, durch einfaches Abnehmen der Einzelteile, eine etwaig defekte LED auszutauschen, ohne die Leuchte aufwändig demontieren zu müssen. Außerdem sind über verschieden ausgebildete Optikhalter je nach Anforderung verschiedene Optiken aufsetzbar.
Ein derartig modularer Aufbau ist jedoch für bestimmte Anwendungen zu aufwendig, insbesondere die Hausgeräteindustrie benötigt standardisierte LED-Leuchten, beispielsweise zum Einbau in Kühlschränke. Um Montagekosten und -zeitaufwand einzusparen wird von diesen Herstellern vermehrt eine Bauteilreduktion gefordert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED bereitzustellen, welches hinsichtlich seines elektrischen Anschlusses und seinem Aufbau kostengünstig und mit geringem Aufwand hergestellt und montiert werden kann. Gleichzeitig soll die einfache Austauschbarkeit der LED möglich sein.
Gelöst wird die oben stehen Aufgabe von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach die Abdeckung, in welche die Kontakte integriert sind, das Anschlusselement bildet. Zur Montage der erfindungsgemäßen LED-Leuchte müssen demnach nur zwei Bauteile auf einem Grund- oder Kühlkörper montiert werden, die Platine und die Abdeckung. Anschlusselement und Abdeckung bilden ein integriertes Bauteil. Die Kontakte sind direkt in die Abdeckung eingesetzt und werden gemeinsam mit dieser in einem Montageschritt auf die Platine aufgesetzt. Neben den verringerten Herstellungskosten bietet das erfindungsgemäße Anschlusselement deshalb einen ersichtlichen Vorteil hinsichtlich Montageaufwand und -zeit.
Die Herstellung und Montage der LED-Leuchten lässt sich weiter vereinfachen, wenn die in die Abdeckung integrierten Kontakte lötfrei mit den Anschlusskabeln verbindbar sind. Sie können erfindungsgemäß Kontaktklemmen ausbilden, in die die Anschlusskabel eingeführt werden. Derartige Kontakte ermöglichen es, gängige schraubenlose und lötfreie Anbindungstechniken zur Spannungsversorgung der LED zu nutzen.
Eine weitere Vereinfachung ergibt sich dadurch, dass die Kontakte lötfrei mit den Kontaktfeldern der Platine verbindbar sind.
Insbesondere, wenn die Kontakte als Andruckkontakte ausgebildet sind, ist eine lötfreie und damit einfache Verbindung mit den auf der Platine angeordneten Kontaktfeldern möglich. Die Andruckkontakte können beispielsweise so ausgebildet sein, dass sie einfache Federelemente aufweisen, die im montierten Zustand kontaktierend auf den Kontaktfeldern aufliegen und so eine sichere Verbindung zwischen Kontakt und Platine bilden. Der Austausch von den mit LED's, bestückten Platinen in der Leuchte wird damit ebenfalls vereinfacht, da keine Lötstellen aufgebrochen werden müssen. Ein einfaches Abnehmen der Abdeckung ist ausreichend um die elektrische Verbindung zu lösen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckung Anschlusskabeleinführöffnungen auf, durch welche die Anschlusskabel zu den Kontakten geführt werden können. Abisolierte Leiterenden der Anschlusskabel werden bei dieser Ausführungsform von außen in die Anschlusskabeleinführöffnungen eingeführt und in jeweils einer Kontaktklemme festgelegt. Die Anschlusskabeleinführöffnungen sind erfindungsgemäß aus dem Material der Abdeckung herausgeformt. Es müssen daher keine separaten Anschlusskabeleinführhilfen gefertigt und an der Abdeckung angebracht werden, so dass die Herstellungskosten in diesem Punkt minimal gehalten werden können.
Bevorzugt weist die Abdeckung in Montagerichtung zur Platine hin geöffnete Einsenkungen auf, in welche die Kontakte passgenau eingesetzt sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, die Kontakte so auszugestalten, dass sie Klemmfedern aufweisen, mit denen sie in den obigen Ausnehmungen verankert werden können. Klemmfedern können durch einfache aus dem Kontakt ausgebogene Metallfortsätze gebildet sein, welche durch ihre federnde Wirkung den Kontakt in der Ausnehmung halten.
Bevorzugt weist die Abdeckung Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben auf. Durch diese Ausnehmungen werden die Befestigungsmittel geführt, um das Anschlusselement festzulegen. So ist gewährleistet, dass das Anschlusselement korrekt auf der Platine und einer eventuell darunter befestigten Grund- oder Kühlplatte angeordnet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Platine Ausschnitte auf, in welche die Befestigungsmittel des Anschlusselements eingreifen. Die Ausnehmungen der Abdeckung und die der Platine fluchten im montierten Zustand miteinander, so dass die beiden Bauteile gemeinsam festlegbar sind. Zusätzliche Befestigungsmittel für die Platine sind bei dieser Ausführungsform nicht notwendig.
Die Kontakte können des Weiteren so ausgebildet sein, dass sie das Licht der LED reflektieren. So ist gewährleistet, dass durch die Positionierung der Kontakte im Montagezustand zwischen Lichtquelle und Betrachter keine Beeinträchtigung der Lichtausbeute der LED's zu erwarten ist. Vielmehr wird das Licht durch die reflektierende Ausgestaltung der Kontakte von diesen zurück in den Strahlungsweg der LED's gerichtet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Abdeckung eine das Licht richtende Optik. Durch die Wahl eines geeigneten, lichtdurchlässigen Materials zur Herstellung der Abdeckung und dessen Ausgestaltung dient die Abdeckung nicht nur zur unmittelbaren Halterung der Kontakte sondern ebenso als optisches Element mit einem Lichtaustrittbereich. Das lichtdurchlässige Material kann auch durch eine entsprechende transparente Einfärbung das austretende Licht farblich verändern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegen die Kontakte außerhalb des lichtreflektierenden Bereichs, so dass der Raumwinkel des Lichtstroms nicht durch die Kontakte verringert wird.
Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der 1 bis 4. Es zeigen:
1 eine Explosionszeichnung der einzelnen Bauteile eines erfindungsgemäßen Anschlusselements sowie einer Platine in perspektivischer Darstellung,
2 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Anschlusselements gemäß 1 in montiertem Zustand,
3 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Anschlusselements und der Platine gemäß 1, teilweise aufgeschnitten zu besseren Ansicht eines Kontakts mit angebundenem Anschlusskabel, und
4 einen Querschnitt des erfindungsgemäßen Anschlusselements und der Platine gemäß Schnittlinie IV in 2 zur detaillierten Darstellung eines in die Abdeckung integrierten Kontakts.
In den Figuren ist eine LED-Leuchte insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
1 zeigt die einzelnen Bauteile der LED-Leuchte 10 anhand einer perspektivisch dargestellten Explosionszeichnung. Die LED-Leuchte 10 umfasst zunächst eine rechteckig, langgestreckte Platine 11 mit einer oder mehreren darauf angeordneten, in den Figuren nicht dargestellten LED's, welche durch eine Schutzhaube 12 oder eine phosphorisierende Schicht abgedeckt sind. Beidseitig der Schutzhaube 12 sind jeweils zwei parallel zueinander ausgerichtete Kontaktfelder 13 auf der Platine 11 angeordnet. Die Platine 11 weist an ihren kurzen Enden jeweils eine halbrund ausgeformte Ausschnitte 14 auf.
Des Weiteren umfasst die LED-Leuchte 10 eine lichtdurchlässige Abdeckung 15. Die Abdeckung 15 ist in etwa barrenförmig und aus einem Stück geformt. Sie weist eine breite, einen Lichtaustrittsbereich 16 aufweisende, im Montagezustand dem Betrachter zugewandte Oberseite 17 auf. Die dieser Oberseite 17 entgegengesetzte, im Montagezustand vom Betrachter abgewandten Unterseite 18 weist in Richtung der Platine 11. Die Abdeckung 15 weist zudem einseitig, nahe der Unterseite 18, auf Höhe der Kontaktfelder 13 der Platine 11, zwei vorspringende Anschlusskabeleinführöffnungen 19 auf. Diese ragen als kurze, röhrenförmige Abschnitte über die Breite der Unterseite 18 hinaus. An den schmalen Seiten der barrenförmigen Abdeckung 15 ist jeweils eine Ausnehmung 20 eingebracht. Diese besteht aus einem in etwa halbkreisförmig in den Körper der Abdeckung 15 eingeformten Führungsbereich 21, an welchen sich eine Bohrung 22 an der Unterseite 18 der Abdeckung 15 anschließt, deren Querschnitt geringer ist als der Querschnitt des Führungsbereichs 21, so dass eine Auflage 23 geschaffen wird.
Des Weiteren umfasst die LED-Leuchte 10 zu Montagezwecken zwei den Ausnehmungen 20 zuordenbare Schrauben 24.
Die LED-Leuchte 10 weist zudem zwei Kontakte 25 auf, welche zusammen mit der Abdeckung 15 das Anschlusselement 26 bilden. In 1 ist jeweils an der dem Betrachter zugewandeten kurzen Seite der Kontakte 25 eine Kontaktklemme 27 sichtbar. An der dem Betrachter zugewandten Längsseite bilden die Kontakte 25 jeweils eine Klemmfeder 28 aus.
2 zeigt die LED-Leuchte 10 in montiertem Zustand. Über den Führungsbereich 21 und durch die Bohrung 22 sind beidseitig an der Abdeckung 15 Schrauben 24 eingesetzt, welche die Ausnehmungen 14 der Platine 11 ebenfalls durchgreifen. Die Länge der Schrauben 24 weist darauf hin, dass die hier gezeigte Anordnung üblicherweise auf einer hier nicht dargestellten Grund- oder Kühlplatte befestigt wird. Durch die Auflage 23 in der Ausnehmung 14 halten die Köpfe der Schrauben 24 die Abdeckung 15. Die Abdeckung 15 sitzt passgenau mit ihrer Unterseite 18 auf der Platine 11 auf. Die Anschlusskabeleinführöffnungen 19 ragen einseitig über die Platine 11 hinaus in den Raum hinein.
3 zeigt die LED-Leuchte 10 in montiertem Zustand, wobei ein Teilbereich der Abdeckung 15 zum besseren Verständnis aufgeschnitten und in angeschlossenem Zustand dargestellt ist. Die Platine 11 ist vollständig dargestellt. Die Abdeckung 15 sitzt, wie bereits zu 2 beschrieben, passgenau auf der Platine 11 auf. Durch den senkrechten Anschnitt ist zu erkennen, dass die Abdeckung 15 in Montagerichtung zur Platine 11 hin geöffnete Einsenkungen 29 aufweist, in welche die Kontakte 25 vollständig und passgenau eingesetzt sind. Im offenen Schnittbereich der 3 ist zudem ein teilweise abisoliertes Anschlusskabel 30 sichtbar, welches in die Anschlusskabeleinführöffnung 19 eingreift und mit seinem freien Ende über die Kontaktklemme 27 mit dem Kontakt 25 verbunden ist.
Die Kontaktfelder 13 kontaktierende Federelemente 31 sind jeweils an der der Platine 11 zugewandten Seite der Kontakte 25 angeordnet. Sie stellen einen lötfreien Kontakt zwischen Anschlusselement 15 und Platine 11 her. Durch die Darstellung im Anschnitt wird in dieser Figur deutlich, dass der Lichtaustrittsbereich 16 im Verhältnis zur Oberseite 17 in dem Raum hinein aufgewölbt ausgebildet ist.
4 zeigt einen Querschnitt der LED-Leuchte 10 in montiertem Zustand. Einseitig ist die trichterförmig zum Inneren der Abdeckung 15 zulaufende Anschlusskabeleinführöffnung 19 zu erkennen, welche an der Kontaktklemme 27 des Kontakts 25 mündet. Der Kontakt 25 sitzt, wie bereits zu 3 beschrieben in der zur Platine 11 hin geöffneten Einsenkung 29 der Abdeckung 15. Die Klemmfeder 28 ist hier als dreiseitiger, in etwa C-förmiger Ausschnitt aus dem metallenen Kontakt 25 dargestellt. Der ausgeschnittene Bereich ist aus dem Kontakt 25 herausgebogen, so dass er in die Innenwand der Ausnehmung 29 eingreift und damit den Kontakt 25 in der Abdeckung 25 verankert. Das Federelement 31 ragt bogenförmig von dem Kontakt 25 aus in Richtung Platine 11 und kontaktiert mit dem freien Endbereich das Kontaktfeld 13.
Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass das Anschlusselement 26 nicht nur dem Anschluss einer Spannungsversorgung sondern auch dem Anschluss von Steuerleitungen dienen kann.
Bezugszeichenliste

10: LED-Leuchte
11: Platine
12: Schutzhaube
13: Kontaktfeld
14: Ausschnitt
15: Abdeckung
16: Lichtaustrittsbereich
17: Oberseite der Abdeckung
18: Unterseite der Abdeckung
19: Anschlusskabeleinführöffnung
20: Ausnehmung
21: Führung
22: Bohrung
23: Auflage
24: Schraube
25: Kontakt
26: Anschlusselement
27: Kontaktklemme
28: Klemmfeder
29: Einsenkung
30: Anschlusskabel
31: Federelement

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 102004004779 A1 [0002]
US 7182627 B1 [0002, 0003]
DE 102008005823 [0005, 0006]

Claims

Anschlusselement (26) zur elektrischen Anbindung von LED's, die auf einer Platine (11) angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder (13) aufweist, wobei das Anschlusselement (26) Kontakte (25) aufweist, welche einerseits mit Anschlusskabeln (30) und andererseits mit den Kontaktfeldern (13) verbindbar sind und mit einer die LED's überfangenden, lichtdurchlässigen Abdeckung (15), dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15), in welche die Kontakte (25) integriert sind, das Anschlusselement (26) bildet.
Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) Kontaktklemmen (27) ausbilden, welche lötfrei mit den Anschlusskabeln (30) verbindbar sind.
Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) lötfrei mit den Kontaktfeldern (13) der Platine (11) verbindbar sind.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) als Andruckkontakte ausgebildet sind, welche lötfrei mit den Kontaktfeldern (13) der Platine (11) verbindbar sind.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) Anschlusskabeleinführöffnungen (19) zur Führung der Anschlusskabel (30) an die Kontakte (25) aufweist.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) in Montagerichtung zur Platine (11) hin geöffnete Einsenkungen (29) aufweist, in welche die Kontakte (25) eingesetzt sind.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) Klemmfedern (28) zur Verankerung der Kontakte (25) in der Abdeckung (15) aufweisen.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) Ausnehmungen (20) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln (24), insbesondere Schrauben aufweist, mittels derer das Anschlusselement (26) festlegbar ist.
Anschlusselement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (11) Ausschnitte (14) aufweist, in welche die Befestigungsmittel (24) des Anschlusselements (26) eingreifen, so dass Anschlusselement (26) und Platine (11) gemeinsam festlegbar sind.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) das Licht der LED's reflektierend ausgebildet sind.
Anschlusselement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) eine das Licht richtende Optik ist und einen Lichtaustrittsbereich (16) aufweist.
Anschlusselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (25) außerhalb des Lichtaustrittsbereich (16) liegen.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (15) aus einem die Lichtfarbe der LED's verändernden, transparenten, farblichen Material besteht.