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Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend eine Leiterplatte, wobei die Leiterplatte an ihrer Vorderseite und/oder an ihrer Rückseite eine Verdrahtung aufweist und die jeweilige Verdrahtung von einer Vergussschicht bedeckt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Kontaktieren einer solchen Leuchtvorrichtung.
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Es sind beispielsweise aus der LINEARLight-Serie der Fa. Osram LED-Leuchtbänder bekannt, welche eine bandförmige Leiterplatte aufweisen, wobei die Leiterplatte einseitig mit Leuchtdioden bestückt ist. Entsprechend befindet sich eine zugehörige Verdrahtung, einschließlich elektrischer Kontakte, auf der mit den Leuchtdioden bestückten Seite, welche typischerweise als die Vorderseite bezeichnet wird. Die Rückseite ist für eine Befestigung des LED-Leuchtbands vorgesehen und ist dazu mit einem doppelseitigen Klebeband ausgerüstet.
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Bislang werden für eine Ertüchtigung bezüglich einer IP-Schutzklasse LED-Leuchtbänder angeboten, die in eine Vergussmasse eingegossen sind. Diese vergossenen LED-Leuchtbänder werden als vorgefertigte und vorkonfektionierte LED-Leuchtbänder mit festen Längen angeboten, bei denen eine elektrische Kontaktierung über ebenfalls eingegossene Stecker bzw. Kabel vorgesehen ist. Für eine kundenseitige Montage werden Steckersets angeboten, bei denen der Kunde den Verguss manuell entfernen, die Kabel oder den Stecker eigenständig anlöten und mit einer beigelegten Portion Silikon o. ä. die Dichtheit des Produktes wiederherstellen muss. Der Garantieanspruch des Kunden gegenüber dem Hersteller geht dabei verloren und die IP-Klassifizierung wird durch den Hersteller oder Lieferanten nicht mehr gewährleistet.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache Möglichkeit zur Kontaktierung von vergossenen Kontakten einer Leuchtvorrichtung bereitzustellen, bei der eine IP-Schutzklasse aufrechterhalten werden kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend eine Leiterplatte, wobei die Leiterplatte an ihrer Vorderseite und/oder an ihrer Rückseite eine Verdrahtung aufweist, wobei die jeweilige Verdrahtung von mindestens einer Vergussschicht bedeckt ist.
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Die Verdrahtung kann insbesondere elektrische Kontakte, insbesondere Kontaktfelder oder Kontaktpads, umfassen.
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Die Leuchtvorrichtung weist ferner mindestens eine elektrisch leitfähige Stanzbuchse auf, wobei die Stanzbuchse durch die Vergussschicht mindestens bis zur der Verdrahtung reicht und folglich die Verdrahtung elektrisch kontaktiert. Die Stanzbuchse kann insbesondere eine Schneidbuchse sein, welche in den Verguss einschneidet. Dazu kann die Schneidbuchse eine Schneidkante aufweisen.
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Die Stanzbuchse ist allgemein rohrförmig ausgestaltet und kann mit einem Ende, welches im Folgenden als das vordere Ende bezeichnet wird, in die Vergussschicht eingedrückt werden, wobei das Ende die Vergussschicht bis zu ihrem Auftreffen auf der Leiterplatte durchtrennt. Das Durchtrennen geschieht ohne Freilegen der Platine, so dass die zumindest teilvergossene Leiterplatte auf eine einfache Weise, präzise und ohne Verletzung der Schutzfunktion der Vergussschicht kontaktierbar ist. An die Stanzbuchse können einfach elektrische Leitungen für eine externe elektrische Anbindung der Leuchtvorrichtung angebunden werden. Dabei ist es möglich, die elektrische(n) Leitung(en) nach oben von der Leuchtvorrichtung weg zu führen. Es ist ein weiterer Vorteil, dass die Stanzbuchse an beliebiger Stelle in die Vergussschicht eingebracht werden kann und nicht z. B. auf längsseitige Enden beschränkt ist. Dies kann auch eine Designflexibilität bei der Verdrahtung der Leiterplatte verbessern. Auch wird so eine einfache kundenseitige Konfektionierung auftrennbarer Leuchtbänder ermöglicht, ohne dass die aufgetrennten Leuchtbänder ihre IP-Schutzklasse verlieren. Außerdem ist eine dichte Anordnung mehrerer Stanzbuchsen und damit eine dichte Kontaktierung der Leiterplatte möglich. Dadurch, dass bei der Herstellung auf eine Bestückung der Leiterplatte mit elektrischen Verbindungselementen verzichtet werden kann, wird zudem das Herstellungsverfahren einfacher und preiswerter. Insbesondere für den Fall, dass die Leiterplatte flexibel ist, insbesondere flexibel und bandförmig, ist eine einfache Fertigung auch einer vergossenen Leiterplatte möglich, da diese quasi endlos verarbeitet werden kann, z. B. mittels einer Reel-to-Reel-Herstellung. Eine flexible vergossene Leiterplatte verliert durch das Einsetzen der Stanzbuchse ihre Flexibilität nicht wesentlich. Darüber hinaus ist die Kontaktierung mittels der mindestens einen Stanzbuchse mit anderen elektrischen Verbindungsarten (z. B. über Steckverbinder) kombinierbar.
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Die Stanzbuchse kann bis zu der Verdrahtung reichen oder durch die Verdrahtung hindurch und insbesondere bis zu einer Rückseite der Leuchtvorrichtung. Reicht die Stanzbuchse bis zu der Rückseite der Leuchtvorrichtung, kann sie auch dort kontaktiert werden und weist zudem eine höhere Stabilität gegenüber einer mechanischen Belastung auf. Reicht die Stanzbuchse bis zu der Rückseite der Leuchtvorrichtung kann sie auch wie ein Stanzniet vernietet werden, so dass das vordere Ende und das hintere Ende einen seitlichen Rand aufweisen, welcher ein Lösen der Stanzbuchse bzw. des Stanzniets verhindert und so eine mechanisch besonders stabile Kontaktierung ermöglicht. Die Stanzbuchse kann allgemein auch als ein hohler Stanzniet angesehen und bezeichnet werden.
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Das vordere Ende der Stanzbuchse kann für ein Auftrennen der Vergussschicht als eine scharfe Kante bzw. Schneidkontakt ausgestaltet sein.
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Das sich in der Stanzbuchse befindliche zylinderförmige Stück Vergussmasse kann von der Leiterplatte gelöst und herausgenommen werden. Der dann freiliegende Innenraum kann für eine elektrische Kontaktierung als eine durch einen Stecker kontaktierbare Buche verwendet werden und/oder, bei einer durch die Leuchtvorrichtung durchlaufenden Stanzbuchse, als eine Leitungsdurchführung.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leiterplatte nur an ihrer Vorderseite (also einseitig) eine Verdrahtung aufweist, welche von der Vergussschicht bedeckt ist. Die Leiterplatte kann weiterhin auch an ihrer Rückseite eine Verdrahtung aufweisen, welche jedoch nicht von einer Vergussschicht bedeckt ist. Die Leuchtvorrichtung weist ferner mindestens ein Stanzbuchsen-Gegenstück, im Folgenden einfach als Stanzstift bezeichnet, auf, welcher von der bezüglich der Stanzbuchse anderen Seite der Leuchtvorrichtung durch die Leiterplatte (einschließlich deren Verdrahtung) hindurch reicht und mit der Stanzbuchse in Eingriff steht.
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Durch den Stanzstift wird eine Kontaktierung zuverlässiger, da ein Ablösen der Stanzbuchse verhindert wird, insbesondere unter einer Querbeanspruchung und einer Zugbeanspruchung. Auch kann durch den Stanzstift die Verdrahtung, insbesondere das Kontaktfeld, hochgebogen werden, welche somit stärker gegen die Stanzbuchse und/oder den Stanzstift drückt und folglich eine festere Kontaktierung ermöglicht.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Stanzbuchse und der Stanzstift kraftschlüssig in Eingriff stehen. Dadurch wird eine besonders feste Verbindung zwischen der Stanzbuchse und dem Stanzstift erreicht. Ein kraftschlüssiger Eingriff kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Stanzstift breiter ist als ein Innendurchmesser der Stanzbuchse und sich an seiner in die Stanzbuchse eingreifenden Spitze verjüngt, z. B. konusförmig ausgestaltet ist. Dadurch kann der Stanzstift in die Stanzbuchse gepresst und dort durch einen Reibschluss gehalten werden.
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Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Stanzstift rohrförmig ist. So lässt sich eine Durchführung durch die Leuchtvorrichtung erreichen, welche beispielsweise für eine Kabeldurchführung oder eine Kontaktierung mittels eines Steckers geeignet ist.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine Stanzbuchse jeweils ein Kontaktfeld der Verdrahtung kontaktiert. Durch das (flächige) Kontaktfeld kann eine ausreichend große und gut definierte Kontaktstelle der Leiterplatte bereitgestellt werden.
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Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung zumindest an ihrer Vorderseite mindestens eine Lichtquelle, insbesondere Leuchtdiode, aufweist. Die Rückseite der Platine kann zu deren Befestigung vorgesehen sein, z. B. mittels eines doppelseitigen Klebebands.
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Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Stanzbuchse und/oder der Stanzstift an ihrem hinteren Ende einen seitlich umlaufenden Rand aufweist.
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Durch den jeweiligen Rand wird für die Stanzbuchse und/oder den Stanzstift ein Anschlag gebildet, welcher ein vollständiges Eintauchen in die Leuchtvorrichtung verhindert.
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Es ist eine Weiterbildung, dass die Leiterplatte bandförmig ausgestaltet ist. Die Leuchtvorrichtung kann dann insbesondere ein LED-Leuchtband darstellen.
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Es ist noch eine Ausgestaltung, dass eine Außenseite der Stanzbuchse mit mindestens einem Widerhaken ausgestattet ist, welcher eine nach hinten gerichtete Spitze aufweist. Dadurch kann die Stanzbuchse einfach in die Vergussschicht eingeführt werden, während der mindestens eine Widerhaken die Stanzbuchse in der Vergussschicht verhakt und so gegen ein Herausziehen sichert.
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Die Vergussschicht kann ein oder mehrere Vergussmaterialien bzw. Vergussmassen aufweisen, insbesondere mehrere Lagen von unterschiedlichen benachbarten Vergussmassen, z. B. eine lichtundurchlässige Vergussmasse und eine lichtdurchlässige Vergussmasse.
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Die Vergussschicht kann insbesondere Silikon als ihr Grundmaterial aufweisen.
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Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Kontaktieren einer Leuchtvorrichtung mit einer Leiterplatte, wobei die Leiterplatte an ihrer Vorderseite und/oder an ihrer Rückseite eine Verdrahtung aufweist und die jeweilige Verdrahtung von einer Vergussschicht bedeckt ist, wobei das Verfahren mindestens den folgenden Schritt aufweist: Eindrücken einer elektrisch leitfähigen Stanzbuchse durch die Vergussschicht bis zu einer Verdrahtung so, dass die Stanzbuchse die Verdrahtung kontaktiert, insbesondere auch elektrisch kontaktiert.
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Es ist eine Weiterbildung, dass das Verfahren zusätzlich mindestens den folgenden Schritt aufweist: Ansetzen eines Stanzstifts an der Rückseite der Leiterplatte gegenüber der Stanzbuchse und folgend Treiben des Stanzstifts durch die Leiterplatte und die Verdrahtung, bis der Stanzstift mit der Stanzbuchse in Eingriff steht.
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Die Schritte des Eindrückens der elektrisch leitfähigen Stanzbuchse und des Treibens des Stanzstifts können nacheinander oder gleichzeitig erfolgen.
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Das Eindrücken oder Stanzen kann mittels eines geeigneten Werkzeugs, z. B. eines Stanzwerkzeugs, Nietwerkzeugs oder Setzwerkzeugs, durchgeführt werden. Das Werkzeug kann eine einfache Zange sein.
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In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung; und
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2 zeigt die erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung als Schnittdarstellung in Vorderansicht.
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1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 1.
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2 zeigt die Leuchtvorrichtung 1 als Schnittdarstellung in Vorderansicht.
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Bezug nehmend auf 1 und 2 weist die Leuchtvorrichtung 1 eine bandförmige, flexible Leiterplatte 2 auf, deren Oberseite oder Vorderseite 3 mit in Reihe angeordneten Leuchtdioden 4 bestückt ist. Eine Rückseite 5 der Leiterplatte 2 ist auf einem Boden eines länglichen, im Querschnitt U-förmigen Profils 6 (siehe 2) befestigt. Das Profil 6 kann Silikon als sein Grundmaterial aufweisen, um eine Biegsamkeit der Leuchtvorrichtung 1 zumindest teilweise beibehalten zu können. Das Profil 6 kann insbesondere aus einem blickdichten Material bestehen. Die Leuchtdioden 4 strahlen nach oben aus der offenen Seite des Profils 6 hinaus, wobei das Profil 6 die bestückte Leiterplatte 2, 4 nach oben überragt.
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An der Vorderseite 3 der Leiterplatte 2 befindet sich eine. Verdrahtung der daran befestigten Elemente (Leuchtdioden 4 und ggf. weitere elektronische Bauelemente wie einen Treiberbaustein, Kondensatoren und/oder Widerstände), von der nur elektrische Kontakte 7 gezeigt sind. Die elektrischen Kontakte 7 können sich beispielsweise beidseitig einer Trennstelle T befinden, an welcher die Leuchtvorrichtung 1 bzw. die vergossene Leiterplatte 2, 4, 8 trennbar und somit längenkonfektionierbar ist.
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Die bestückte Leiterplatte 2, 4 ist mit einer Vergussschicht 8 innerhalb des Profils 6 vergossen, welche aus zwei übereinander liegenden Vergusslagen 9, 10 besteht. Eine untere erste Vergusslage 9, welche zuerst aufgebracht worden ist, bedeckt die Leiterplatte 2 bis zu einer Oberseite 11 der Leuchtdioden 4. Die Oberseite 11 ist nicht durch die erste Vergusslage 9 bedeckt und weist den Lichtaustrittsbereich der Leuchtdiode 4 auf. Das Profil 6 und die erste Vergusslage 9 schützen die Leiterplatte 2, 4 bis auf die jeweilige Oberseite 11 der Leuchtdiode(n) 4, z. B. zur Erfüllung einer IP-Klasse.
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Die erste Vergusslage 9 ist lichtundurchlässig und für eine farblich einheitliche Anmutung in der gleichen Farbe ausgebildet wie das Profil 6. Dies kann z. B. durch einen Farbzusatz (farbige Füllpartikel usw.) zu einem ansonsten nicht-farbigen Grundmaterial erreicht werden. So bleibt die bestückte Leiterplatte 2, 4 bis auf die jeweilige Oberseite 11 der Leuchtdiode(n) 4 einem Blick von Außen entzogen. Die erste Vergusslage 9 kann Silikon als Grundmaterial aufweisen, um eine gute Verarbeitbarkeit mit hohem Schutz, guter Alterungsbeständigkeit und einer Biegsamkeit bereitzustellen. Auch tritt gegenüber dem Material des Profils 6 kein Mismatch auf, und es wird eine sehr gute Verbindung damit erreicht.
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Zum Schutz auch der Oberseite 11 der Leuchtdiode(n) 4 ist auf der ersten Vergusslage 9 eine zweite, nun transparente oder hochgradig lichtdurchlässige Vergusslage 10 mit einer hohen Transmissivität aufgebracht, z. B. aus Silikon ohne Farbzusatz. Durch die zweite Vergusslage 10 wird die bestückte Leiterplatte 2, 4 vollständig vergossen und somit geschützt. Die zweite Vergusslage 10 weist vorteilhafterweise das gleiche Grundmaterial auf wie die erste Vergusslage 9.
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Für eine elektrische Kontaktierung der Leiterplatte 2, insbesondere nach einer Trennung entlang der Trennstelle T, wird hier eine Stanzbuchse 12 verwendet. Die Stanzbuchse 12 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, z. B. aus Metall. Die Stanzbuchse 12 weist eine rohrartige oder hülsenartige Grundform auf, welche an ihrem vorderen Rand 13 eine Schneidkante aufweist. An ihrem hinteren Rand 14 weist die Stanzbuchse 12 einen seitlich umlaufenden Kragen 15 auf. Die Stanzbuchse 12 ist von oben mit dem vorderen Rand 13 voran senkrecht auf einen der elektrischen Kontakte 7 abgesenkt worden und hat dabei die Vergussschicht 8 durchtrennt. Der vordere Rand 13 steht nun in mechanischem und elektrischem Kontakt mit dem zugehörigen Kontakt 7 und hat somit ein zylinderförmiges Stück S aus der Vergussschicht 8 abgetrennt, welches sich hier noch in der Stanzbuchse 12 befindet. Durch die Stanzbuchse 12 wird die Vergussschicht 8 lokal leicht komprimiert und drückt folglich leicht gegen die Stanzbuchse 12. So wird ein Spalt zwischen der Vergussschicht 8 und der Stanzbuchse 12 vermieden, durch welchen ansonsten Feuchtigkeit oder Staub eindringen könnte. Eine Außenseite 16 der Stanzbuchse 12 kann mit Widerhaken (o. Abb.) versehen sein, um ein Lösen der Stanzbuchse 12 aus der Vergussschicht 8 zu verhindern.
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Die Stanzbuchse 12 kann zur elektrischen Anbindung der Leiterplatte 2 und damit zum Betreiben der Leuchtvorrichtung 1 mit einer elektrischen Leitung verbunden werden. Dies kann über alle geeigneten Methoden geschehen, z. B. durch ein Verlöten. Alternativ kann nach einer Entfernung des zylinderförmigen Stücks S ein Stecker kraftschlüssig in die Stanzbuchse 12 eingeführt werden. Allgemein kann das (zylinderförmige oder anders geformte) Stück S in der Stanzbuchse 12 o. ä. verbleiben, wodurch eine Schutzfunktion sicher bestehen bleibt. Bei einem Entfernen des Stücks S kann möglicherweise die Schutzfunktion, und damit eine IP-Schutzklasse, beeinträchtigt werden. Dagegen kann das durch das Entfernen des Stücks S entstandene Loch (Sackloch oder Durchführung) kundenseitig schnell und sauber wieder vergossen werden, z. B. mittels eines Silikonklebers.
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Grundsätzlich kann eine Kontaktierung eines Kontakts 7 durch die Stanzbuchse 12 alleine erfolgen. Für eine besonders stabile Befestigung der Stanzbuchse 12 an der vergossenen Leiterplatte 2, 4, 8 wird von einer Unterseite der Leuchtvorrichtung 1 aus an einer der Stanzbuchse 12 gegenüberliegenden Stelle ein Stanzbuchsen-Gegenelement hier in Form eines Stanzstifts 17 in die Leuchtvorrichtung 1 gedrückt bzw. getrieben. Der Stanzstift 17 kann dazu insbesondere gleichzeitig mit oder nach einem Einführen der Stanzbuchse 12 angesetzt und eingetrieben werden. Der Stanzstift 17 durchdringt das Profil 6, die Leiterplatte 2 und den Kontakt 7 und fährt an dem vorderen Ende 13 in die Stanzbuchse 12 ein. Dort befindet er sich in kraftschlüssigem Eingriff mit der Stanzbuchse 12. Der Stanzstift 17 drückt dabei das zylinderförmige Stück S nach oben, so dass dieses leicht entfernt werden kann. Der Stanzstift 17 kann wie gezeigt als ein Vollelement ausgestaltet sein.
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Alternativ kann der Stanzstift 17 als ein ring- oder hülsenförmiges Hohlteil ausgebildet sein, so dass sich durch die Stanzbuchse 12 und den Stanzstift 17 eine durchgehende Durchführung von der Oberseite der Leuchtvorrichtung zu der Unterseite der Leuchtvorrichtung ergibt. Diese Durchführung kann z. B. für eine Kabeldurchführung oder als eine durchgehende Buchse zur Aufnahme eines Steckers dienen. Die Durchführung kann nach Einlegen des Steckers oder mindestens einen Kabels wieder vergossen werden (so dass z. B. auch das mindestens eine Kabel mitvergossen ist), um eine Schutzfunktion sicher aufrechterhalten zu können. Dies verstärkt auch eine Befestigung in der Durchführung.
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Der Stanzstift kann für eine sichere Einführung und kraftschlüssige Verbindung zumindest an seiner Spitze angeschrägt, z. B. konisch, ausgebildet sein.
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Die Stanzbuchse 12 und der Stanzstift 17 können mittels eines gemeinsamen Werkzeugs montiert werden.
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Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Leuchtvorrichtung
- 2
- Leiterplatte
- 3
- Vorderseite der Leiterplatte
- 4
- Leuchtdiode
- 5
- Rückseite
- 6
- Profil
- 7
- elektrischer Kontakt
- 8
- Vergussschicht
- 9
- Vergusslage
- 10
- Vergusslage
- 11
- Oberseite
- 12
- Stanzbuchse
- 13
- vorderer Rand
- 14
- hinterer Rand
- 15
- Kragen
- 16
- Außenseite
- 17
- Stanzstift
- T
- Trennstelle
- S
- zylinderförmiges Stück
