DE102010033298A1 - Lighting device for roads - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen mit einer Anzahl von Lichtquellen, mit einer Leiterplatte, auf deren Oberseite die Lichtquelle angeordnet ist, und mit einem Kühlkörper (Gehäuse), der auf einer der Lichtquelle abgewandten Unterseite der Leiterplatte mit derselben verbunden ist, wobei der Kühlkörper (Gehäuse) einen Befestigungsdom aufweist, der sich durch eine Bohrung der Leiterplatte aus einer Erstreckungsebene derselben erhebt und dass an dem Befestigungsdom ein Federelement befestigt ist, das mit einem unter einem Winkel von dem Befestigungsdom abragenden Federarm auf eine Oberseite der Leiterplatte drückt.The invention relates to a lighting device for streets with a number of light sources, with a printed circuit board, on top of which the light source is arranged, and with a heat sink (housing), which is connected on a side facing away from the light source underside of the circuit board with the same, wherein the heat sink (Housing) has a mounting dome which rises through a bore of the circuit board from an extension plane thereof and that on the mounting dome, a spring element is fixed, which presses with a protruding at an angle from the mounting dome spring arm on an upper side of the circuit board.
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen mit einer Anzahl von Lichtquellen, mit einer Leiterplatte, auf deren Oberseite die Lichtquelle angeordnet ist, und mit einem Kühlkörper oder einem Gehäuse, der bzw. das auf einer der Lichtquelle abgewandten Unterseite der Leiterplatte mit derselben verbunden ist.The invention relates to a lighting device for streets with a number of light sources, with a printed circuit board, on top of which the light source is arranged, and with a heat sink or a housing, which is connected to the underside of the printed circuit board facing away from the light source with the same.
Beleuchtungsvorrichtungen für Straßen weisen ein Gehäuse zur Aufnahme von Lichtquellen, optischen Teilen wie Reflektoren und Linsen auf und sind üblicherweise an einem Mast angebracht, von dem aus sie die Straße ausleuchten. Als Lichtquellen werden mittlerweile LED-Lichtquellen bzw. LED-Chips verwendet, die neben gegebenenfalls weiteren elektronischen Bauelementen auf einer Leiterplatte angeordnet sind. Zur verbesserten Abfuhr von durch die elektronischen Bauelemente erzeugten Wärme ist an einer zu der Lichtquelle abgewandten Unterseite der Leiterplatte ein Kühlkörper oder ein Gehäuse mit guter Wärmeleitfähigkeit befestigt. Üblicherweise wird die Leiterplatte durch Verschraubung oder Klebung mit dem Kühlkörper oder mit dem Gehäuse verbunden. Nachteilig hieran ist, dass keine langzeitstabile Anpresskraft zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper aufrechterhalten werden kann, so dass die Wärmeabfuhr zum Kühlkörper nicht in jedem Fall sichergestellt ist.Street lighting devices comprise a housing for receiving light sources, optical parts such as reflectors and lenses, and are usually mounted on a mast from which they illuminate the street. As light sources LED light sources or LED chips are now used, which are arranged next to possibly other electronic components on a circuit board. For improved dissipation of heat generated by the electronic components, a heat sink or a housing with good thermal conductivity is attached to an underside of the printed circuit board facing away from the light source. Usually, the circuit board is connected by screwing or gluing to the heat sink or to the housing. The disadvantage of this is that no long-term stable contact pressure between the circuit board and the heat sink can be maintained, so that the heat dissipation to the heat sink is not ensured in each case.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Anzahl von Lichtquellen, die auf einer Leiterplatte platziert sind, derart weiterzubilden, dass auf einfache Weise langzeitstabil eine Wärmeabfuhr zu einem Kühlkörper oder einem Gehäuse gewährleistet ist.Object of the present invention is therefore to develop a lighting device with a number of light sources, which are placed on a circuit board, such that in a simple way long-term stable heat dissipation is ensured to a heat sink or a housing.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper oder das Gehäuse einen Befestigungsdom aufweist, der sich durch eine Bohrung der Leiterplatte aus einer Erstreckungsebene derselben erhebt und dass an dem Befestigungsdom ein Federelement befestigt ist, das mit einem unter einem Winkel von dem Befestigungsdom abragenden Federarm auf eine Oberseite der Leiterplatte drückt.To solve this problem, the invention in connection with the preamble of
Der besondere Vorteile der Erfindung besteht darin, dass eine langzeitstabile Anpresskraft zwischen einer mindestens eine Lichtquelle aufweisenden Leiterplatte einerseits und einem Kühlkörper oder einem Gehäuse andererseits erzielt wird, die eine gute Wärmeübertragung von der Leiterplatte an den Kühlkörper bzw. an das Gehäuse ermöglicht. Grundgedanke der Erfindung ist es, ein Federelement beabstandet zu einer Erstreckungsebene der Leiterplatte an einem Befestigungsdom des Kühlkörpers zu befestigen, so dass mindestens ein von dem Befestigungspunkt abragender Federarm des Federelementes auf eine Oberseite der Leiterplatte drückt und diese damit gegen eine Fläche des Kühlkörpers bzw. des Gehäuses presst. Das Federelement dient somit als Anpressfeder, die in einem Abstand zu der Oberseite der Leiterplatte an dem Befestigungsdom des Kühlkörpers bzw. des Gehäuses festgelegt ist.The particular advantages of the invention is that a long-term stable contact force between a at least one light source having printed circuit board on the one hand and a heat sink or a housing on the other hand is achieved, which allows a good heat transfer from the circuit board to the heat sink or to the housing. The basic idea of the invention is to fasten a spring element spaced from an extension plane of the printed circuit board to a mounting dome of the heat sink so that at least one spring arm of the spring element projecting from the fastening point presses against an upper side of the printed circuit board and thus presses against a surface of the heat sink or of the heat sink Housing presses. The spring element thus serves as a pressure spring, which is fixed at a distance from the top of the circuit board to the mounting dome of the heat sink and the housing.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Federelement einen Zentralabschnitt mit einer Öffnung und mindestens einem seitlich abragenden Federarm auf, der sich in einem spitzen Winkel zu dem Zentralabschnitt erstreckt. Die Öffnung des Zentralabschnitts ermöglicht die Befestigung in einem Bereich eines freien Endes des Befestigungsdoms. Der Abstand des Befestigungspunktes zu der Erstreckungsebene der Leiterplatte ist so gewählt, dass eine ausreichende Anpresskraft durch die Federarme auf die Leiterplatte ausgeübt werden kann.According to a preferred embodiment of the invention, the spring element has a central portion with an opening and at least one laterally projecting spring arm, which extends at an acute angle to the central portion. The opening of the central portion allows attachment in a region of a free end of the mounting dome. The distance of the attachment point to the extension plane of the circuit board is chosen so that a sufficient contact force can be exerted by the spring arms on the circuit board.
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann der Befestigungsdom als ein Nietdom ausgebildet sein, der einstückig mit dem Kühlkörper oder dem Gehäuse verbunden ist. Im Bereich eines Nietkopfes des Nietdoms ist das Federelement über seinen Zentralabschnitt eingespannt. Vorzugsweise kann im Bereich des Nietkopfes ein Optikelement der Beleuchtungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Reflektor oder eine Linse, gehaltert werden. Das Federelement leitet die Kraft ausschließlich auf die Leiterplatte und den Nietdom, jedoch nicht auf das Optikelement. Ein Setzprozess im Kunststoffmaterial des Optikelements hat somit keinen Einfluss auf die Befestigung der Leiterplatte. Die Federgeometrie und Materialstärke des Federelementes bestimmen die Größe der Krafteinleitung auf die Leiterplatte. Vorteilhaft kann die Befestigung der Leiterplatte und des Optikelements in einem Arbeitsschritt erfolgen.According to a first embodiment of the invention, the fastening dome may be formed as a rivet dome, which is integrally connected to the heat sink or the housing. In the region of a rivet head of the rivet dome, the spring element is clamped over its central portion. Preferably, in the region of the rivet head, an optical element of the lighting device, such as a reflector or a lens, can be held. The spring element directs the force exclusively on the circuit board and the rivet dome, but not on the optical element. A setting process in the plastic material of the optical element thus has no influence on the attachment of the printed circuit board. The spring geometry and material thickness of the spring element determine the size of the force on the circuit board. Advantageously, the attachment of the circuit board and the optical element can be done in one step.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Befestigungsdom als ein hohlförmiger Aufnahmedom ausgeführt sein, der mit einer Befestigungsschraube zusammenwirkt und einen Zentralabschnitt des Federelementes an dem Kühlkörper oder dem Gehäuse einspannt. Vorzugsweise kann zusätzlich ein Optikelement, beispielsweise ein Reflektor oder eine Linse bzw. ein Halteteil für dasselbe, gehaltert werden, ohne dass das Federelement eine Kraft auf das Optikelement ausübt. Vorteilhaft kann die Befestigung der Leiterplatte und des Optikelements in einem Arbeitsschritt erfolgen.According to a further embodiment of the invention, the fastening dome can be designed as a hollow receiving mandrel, which cooperates with a fastening screw and clamps a central portion of the spring element on the cooling body or the housing. Preferably, in addition, an optical element, for example a reflector or a lens or a holding part for the same, can be held without the spring element exerting a force on the optical element. Advantageously, the attachment of the circuit board and the optical element can be done in one step.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Befestigungsschrauben als eine selbstschneidende Schraube ausgebildet, so dass der Herstellungsaufwand reduziert ist.According to a development of the invention, the fastening screws is designed as a self-tapping screw, so that the production cost is reduced.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Federelement einstückig ausgebildet und besteht aus einem dauerstabilen Material, vorzugsweise aus einem Federstahlmaterial. Die Ausrichtung des Federarms bzw. die Federgeometrie sowie die Wandstärke des Federelementes bestimmen den Anpressdruck auf die Leiterplatte. Vorzugsweise kann das Federelement als ein gestanztes Teil ausgebildet sein.According to a development of the invention, the spring element is integrally formed and consists of a durable material, preferably made of a spring steel material. The orientation of the spring arm or the spring geometry and the wall thickness of the spring element determine the contact pressure on the circuit board. Preferably, the spring element may be formed as a stamped part.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Federarm des Federelementes an einem freien Ende einen abgeknickten Fuß auf, der linienförmig oder flächig ausgebildet ist und somit eine Linienpressung bzw. Flächenpressung auf der Oberseite der Leiterplatte ermöglicht. Die Anzahl der Befestigungsdome bzw. Federelemente ist abhängig von der Größe der Leiterplatte. Vorzugsweise sind die hierdurch gebildeten Befestigungspunkte gleichmäßig über die Fläche der Leiterplatte verteilt angeordnet.According to a development of the invention, the spring arm of the spring element at a free end on a bent foot, which is formed linear or planar and thus allows a line pressure or surface pressure on the top of the circuit board. The number of attachment domes or spring elements depends on the size of the printed circuit board. Preferably, the fastening points formed thereby are arranged distributed uniformly over the surface of the circuit board.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Federelement einen quer zum Zentralabschnitt desselben verlaufenden Steg auf, der mit einer Ausnehmung des Befestigungsdoms zusammenwirkt zur Bildung eines Verdrehschutzes. Insbesondere wenn das Federelement nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, kann hierdurch eine definierten Anpressstellung eingestellt werden.According to a development of the invention, the spring element has a transverse to the central portion thereof extending web, which cooperates with a recess of the mounting dome to form a Verdrehschutzes. In particular, when the spring element is not formed rotationally symmetrical, thereby a defined contact position can be adjusted.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the further subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Eine Beleuchtungsvorrichtung für Straßen weist ein Gehäuse auf, in dem ein Lichtmodul zur Lichtabstrahlung angeordnet ist. Das Lichtmodul kann eine oder mehrere Lichtquellen (LED-Lichtquellen bzw. LED-Chips) aufweisen, die auf einer Leiterplatte
Zur Ableitung der durch die optischen Bauelemente erzeugten Wärme ist die Leiterplatte
Zur Befestigung der Leiterplatte
Das Federelement
Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung gemäß den
Von dem Zentralabschnitt
Zur Montage wird die Leiterplattel auf den Kühlkörper
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung gemäß den
Gleiche Bauteile bzw. Bauteilfunktionen der Ausführungsbeispiele sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same components or component functions of the embodiments are provided with the same reference numerals.
Die Befestigungsschraube
In
Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist die Leiterplatte
Zur Montage wird die Unterseite
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann der Befestigungsdom auch zylinder- bzw. hohlzylinderförmig ausgebildet sein. Die Federarme
Es versteht sich, dass die oben genannten Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können. Beispielsweise kann die Leiterplatte
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leiterplattecircuit board
- 22
- Halteteil/OptikelementHolding member / optical element
- 33
- Kühlkörper/GehäuseHeatsink / housing
- 44
- Unterseitebottom
- 55
- Oberseitetop
- 66
- Federelementspring element
- 77
- ZentralabschnittCentral section
- 88th
- Öffnungopening
- 99
- Federarmspring arm
- 1010
- Fußfoot
- 1111
- Bohrungdrilling
- 1212
- Nietdomrivet pin
- 1313
- Nietkopfrivet head
- 1414
- Ringausnehmungannular recess
- 1515
- Stegweb
- 1616
- Ausnehmungrecess
- 2222
- hohlförmiger Aufnahmedomhollow receiving dome
- 2323
- Befestigungsschraubefixing screw
- 2424
- Kopfhead
- 2525
- Positionsdomeposition Dome
- 2626
- Aussparungrecess
- αα
- spitzer Winkelacute angle
- Ee
- Erstreckungsebeneextension plane
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