DE102010006465A1

DE102010006465A1 - LED-Baueinheit mit gehäuseintegrierten Linsen

Info

Publication number: DE102010006465A1
Application number: DE201010006465
Authority: DE
Inventors: Bernhard 93059 Bachl; Bernd 46145 Bienek
Original assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG
Current assignee: Vossloh Schwabe Lighting Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2010-02-01
Filing date: 2010-02-01
Publication date: 2011-08-04

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Linse (4) zur Ausbildung einer LED-Baueinheit (1) von ihren Rändern ausgehend verlängert, um einen Gehäuseboden (3) mit einem Rand (8) zu bilden. Auf diese Weise können die LED (11) positioniert und eine LED-Einheit mit samt LED-Träger (6) und Anschlüsse als Baugruppe von dem so gebildeten Gehäusebauelement (2) aufgenommen werden. Das Gehäuseelement (2) bildet die Form für den Verguss. Optional können Mittel zur Montage, zur Befestigung und zur Kühlung vorgesehen werden. Der Verguss befestigt die Elektronik und Optik und schütz diese gegen Umwelteinflüsse.

Description

Die Erfindung betrifft eine LED-Baueinheit zu Beleuchtungszwecken.
Zu Beleuchtungszwecken kommend zunehmend LED-Baueinheiten in Gebrauch, die ein oder mehrere LED-Bauelemente enthalten, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind.
Beispielsweise offenbart die DE 100 26 661 A1 eine solche LED-Baueinheit, deren Gehäuse im Wesentlichen durchsichtig ausgebildet ist. Im Lichtweg der einzelnen LEDs liegen Linsen, die an einer Gehäusewand ausgeformt sind. Die Linsen führen zu einer gewünschten Verteilung des zu den LEDs ausgehenden Lichts. Die Druckschrift sieht auch Ausführungsformen vor, bei denen die LEDs und die zugeordneten Linsen in einem Verguss untergebracht sind, aus dem die LEDs herausragen.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Konzept für eine prozesssichere und einfache Produktion von LED-Baueinheiten zu Beleuchtungszwecken anzugeben.
Diese Aufgabe wird mit der LED-Baueinheit nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße LED-Baueinheit weist ein Gehäuseelement auf, an dem mindestens eine, vorzugsweise mehrere, Linsen mit konkav gewölbten Innenseiten vorgesehen sind. Das Gehäuseelement ist von einem Rand umgeben, der mit dem die Linsen enthaltenden Gehäuseboden eine Wanne bildet. Diese Wanne nimmt einen LED-Träger auf, der als flache Platte ausgebildet ist. Der LED-Träger trägt LED-Bauelemente, die jeweils an den Stellen vorgesehen sind, an denen der Gehäuseboden Linsen aufweist. Die Sicherung des LED-Trägers erfolgt in dem einseitig offenen Gehäuseelement durch eine Vergussmasse. Diese ist vorzugsweise so angebracht, dass sie den LED-Träger auf der den LEDs abgewandten Seite vollständig bedeckt und hermetisch versiegelt.
Vorzugsweise ist der LED-Träger flach auf dem Gehäuseboden liegend angeordnet. Er kann mit dem Gehäuseboden auch über Klebeband, eine Dichtung, Dichtungsmasse oder ein sonstiges Dichtungsmittel verbunden sein. Vorzugsweise werden die zwischen dem LED-Träger und dem Linsen gebildeten Innenräume von Vergussmasse freigehalten. In diesen Innenräumen sind vorzugsweise mit gesondertem Gehäuse versehene LEDs vorgesehen. Solche LEDs können in unterschiedlichen Bauformen zur Anwendung kommen. Es kann sich um LEDs in SMD-Bauweise oder anderweitig konfektionierte LEDs handeln. Es ist auch möglich, LEDs in Nacktchipbauweise („Chip On Board”) zu verwenden. Solche Nachtchip-LEDs können jeweils von einem Tropfen einer Verkapselungsmasse umhüllt sein. Diese kann Leuchtstoff enthalten.
Der LED-Träger kann rückseitig mit einem Kühlkörper versehen sein. Dieser steht mit dem LED-Träger vorzugsweise in flächenhafter Anlage. Er kann an dem LED-Träger mit der Vergussmasse oder auch einem gesonderten Mittel, wie beispielsweise wärmeleitfähigem Klebstoff, gesichert sein.
Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Zeichnung, der Beschreibung oder von Ansprüchen. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Aspekte der Erfindung und sonstige Gegebenheiten. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße LED-Baueinheit in schematisierter Darstellung und
2 die LED-Baueinheit nach 1, in schematisierter Darstellung.
In 1 ist eine LED-Baueinheit 1 veranschaulicht, die ein wenigstens teilweise durchsichtiges Gehäuseelement 2 aufweist. Das Gehäuseelement 2 umfasst einen vorzugsweise im Wesentlichen ebenen Gehäuseboden 3, an dem ein oder mehrere Linsen 4 ausgebildet sind. Die Linsen 4 können konvex über den ebenen Boden 3 vorstehen oder auch anderweitig ausgebildet sein. Vorzugsweise weist jede Linse 4 eine Innenfläche 5 auf, die einen Innenraum überspannt. Sie kann z. B. konkav gewölbt sein. Die Innenfläche 5 begrenzt zusammen mit einem vorzugsweise ebenen, plattenförmigen LED-Träger 6 einen Innenraum 7. Der plattenförmige LED-Träger 6 liegt in einer von dem Gehäuseelement 2 gebildeten Wanne 7. Diese wird gebildet, indem von dem Gehäuseboden 3 ein ringsum führender geschlossener Rand 8 aufragt. Dieser Rand 8 weist vorzugsweise eine Höhe von einigen wenigen Millimetern auf und umgrenzt somit die Wannen 7. Der Gehäuseboden 3 und der Rand 8 können wie die Linse 4 aus durchsichtigem Material sein. Es ist auch möglich, den Rand 8 und den Boden 3 einzufärben und die Linse 4 aus nicht eingefärbtem Material zu erzeugen. Vorzugsweise ist das Gehäuseelement 2 jedoch nahtlos einstückig aus ein und demselben Material ausgebildet.
Alternativ kann zwischen dem LED-Träger 6 und dem Gehäuseboden 3 eine Maske angeordnet werden, die lediglich die Linsen 4 bzw. deren Innenflächen 5 freilässt, wenn dies aus optischen Gründen gewünscht ist.
Der LED-Träger 6 ist vorzugsweise als Leiterplatte ausgebildet. Er weist auf seiner dem Gehäuseboden 3 zugewandten Seite Leiterzüge 9, 10 auf, an die ein oder mehrere LED-Elemente 11 angeschlossen sind und an die auch weitere elektrische Bauelemente angeschlossen sein können. Der LED-Träger 6 ist vorzugsweise ganz unterbrechungsfrei ausgebildet. Er kann an dem Innenraum auch eine Öffnung, z. B. als Kabeldurchführung aufweisen, aufweist, die verschlossen ist, um den Innenraum 12 abzuschließen.
In 1 ist lediglich ein einziges LED-Bauelement 11 veranschaulicht. In diesem Fall ist jeder Linse 4 genau ein LED-Bauelement 11 zugeordnet. Alternativ können in dem Innenraum 12 auch mehrere LED-Bauelement 11 vorgesehen sein.
Das LED-Bauelement 11 weist mindestens zwei Anschlüsse 13, 14 auf, die mit den Leiterzügen 9, 10 verbunden, beispielsweise verlötet sind. Das LED-Bauelement 11 kann außerdem ein eigenes Gehäuse mit einer Linse 15 aufweisen, die ihr Licht in die Linse 4 einstrahlt.
Der LED-Träger 6 kann mit ein oder mehreren Durchkontaktierungen 16, 17 versehen sein, um den rückseitigen Anschluss von Leitungen 18, 19 zu ermöglichen.
Der in der Wanne 7 angeordnete LED-Träger 6 ist von einer Vergussmasse 20 eingehüllt, mit der die Wanne 7 ausgegossen ist. Dabei sind mehrere Ausführungsformen möglich. Z. B. kann die Rückseite des LED-Trägers 6 von Vergussmasse 20 frei bleiben. Die Vergussmasse 20 versiegelt den Rand des LED-Trägers hermetisch.
In einer ersten Ausführungsform, die in 1 veranschaulicht ist, bedeckt die Vergussmasse 20 die gesamte Rückseite des LED-Trägers 6 und füllt auch jeden Zwischenraum zwischen dem LED-Träger 6 und den Gehäuseboden 3. Die Vergussmasse kann außerdem den Innenraum 12 ausfüllen. In diesem Fall wird mit einer optisch klaren Vergussmasse oder mindestens einer wenig lichtabsorbierenden Vergussmasse gearbeitet. Alternativ kann der LED-Träger 6 an dem Gehäuseboden 3 anliegen, wobei die Vergussmasse ebenfalls noch den verbleibenden Spalt und den Innenraum 12 ausfüllt. Es ist aber auch möglich, den Innenraum 12 von Vergussmasse freizuhalten, so dass die Vergussmasse 20 in der Wanne 7 die Oberseite des LED-Trägers 6 bedeckt und diesen in der Wanne 7 dicht anschließt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind zwischen der Vorderseite bzw. der Unterseite des LED-Trägers 6 und dem Gehäuseboden 3, wie es 2 zeigt, Klebebänder 21, 22 angeordnet, die zum Beispiel als gerade Streifen eine Reihe von Linsen 4 einschließen. Auch können anstelle separater Klebebänder 21, 22 jeweils Klebebandringe Anwendung finden, die jede Linse 4 individuell umschließen. Mittels der Klebebänder 21, 22 oder entsprechender Klebebandringe ist der LED-Träger 6 mit dem Gehäuseboden 3 verbunden. Nach Herstellung dieser Verbindung ist die Vergussmasse 20 ein gefüllt. Bei dieser Vorgehensweise werden die Innenräume 12 von Vergussmasse 20 freigehalten.
Bei jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann an der Oberseite bzw. Rückseite des plattenförmigen LED-Trägers 6 ein Kühlkörper 23 angebracht werden, der zum Beispiel mit dem LED-Träger 6 verklebt ist und mit seinen Kühlrippen aus der Vergussmasse 20 herausragt. Er kann zusätzlich mit nicht weiter veranschaulichten mechanischen Verbindungsmitteln dann im LED-Träger 6 gesichert sein.
Auch können bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen Befestigungsmittel an dem Gehäuseelement 2 ausgebildet sein. Beispielsweise kann es sich dabei um von dem Rand 8 weg ragende Flansche oder Laschen 24, 25 handeln, in denen Befestigungsbohrungen 26, 27 ausgebildet sind.
Ansonsten gilt die zur 1 beschriebene Beschreibung entsprechend unter Zugrundelegung gleicher Bezugszeichen.
Erfindungsgemäß wird eine Linse 4 zur Ausbildung einer LED-Baueinheit 1 von ihren Rändern ausgehend verlängert, um einen Gehäuseboden 3 mit einem Rand 8 zu bilden. Auf diese Weise können die LED 11 positioniert und eine LED-Einheit mit samt LED-Träger 6 und Anschlüsse als Baugruppe von dem so gebildeten Gehäusebauelement 2 aufgenommen werden. Das Gehäuseelement 2 bildet die Form für den Verguss. Optional können Mittel zur Montage, zur Befestigung und zur Kühlung vorgesehen werden. Der Verguss befestigt die Elektronik und Optik und schützt diese gegen Umwelteinflüsse.
Bezugszeichenliste

1: LED-Baueinheit
2: Gehäuseelement
3: Gehäuseboden
4: Linse
5: Innenfläche
6: LED-Träger
12: Innenraum
7: Wanne
8: Rand
9, 10: Leiterzüge
11: LED-Bauelement
13, 14: Anschlüsse
15: Linse
16, 17: Durchkontaktierungen
18, 19: Leitungen
20: Vergussmasse
21, 22: Klebeband
23: Kühlkörper
24, 25: Laschen
26, 27: Befestigungsbohrungen

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 10026661 A1 [0003]

Claims

LED-Baueinheit (1) einem Gehäuseelement (2), das mindestens eine Linse (5) und einen Rand (8) aufweist, der einen die Linse (4) enthaltenden Gehäuseboden (3) umgibt, um eine Wanne (7) zu bilden, mit einem LED-Träger (6), der als flache Platte ausgebildet ist und der in der Wanne (7) angeordnet und in dieser mit Vergussmasse (20) gesichert ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (4) eine konkav gewölbte Innenfläche (5) aufweist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (6) zumindest an der Linse (4) unterbrechungsfrei ausgebildet ist und mit der Linse (4) einen Innenraum (12) abschließt.
LED-Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Innenraum (12) mindestens ein LED-Element (11) angeordnet ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (6) eine Leiterplatte ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (6) an mindestens einer seiner Flachseiten Leiterbahnen (9, 10) aufweist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchkontaktierungen (16, 17) zur Verbindung von rückseiteigen Anschlussleitungen (18, 19) mit Leiterzügen (9, 10) dienen, die auf derjenigen Flachseite des LED-Trägers (6) angeordnet sind, auf dem die LED-Bauelemente (11) angeordnet sind.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (6) über mindestens ein Klebeband (21) mit dem Gehäuseelement (2) verbunden ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (21) die Linse (4) umgibt.
LED-Baueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Klebeband (21) einen von der Linse (4) und dem LED-Träger (6) umschlossenen Innenraum (12) gegen den Verguss (20) abdichtet.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem LED-Träger (6) ein Kühlkörper (23) vorgesehen ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (23) durch einen Wärmeleitkleber an dem LED-Träger (6) gehalten ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (8) mit Befestigungsmitteln (24, 25) versehen ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsmittel (24, 25) durch einen Fortsatz mit mindestens einer Befestigungsbohrung (26, 27) gebildet ist.
LED-Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (6) an seiner von den LEDs abgewandten Seite nicht von Vergussmasse (2) bedeckt ist.