DE102013225411A1

DE102013225411A1 - Verbinder für eine LED-Modulplatine

Info

Publication number: DE102013225411A1
Application number: DE102013225411.3A
Authority: DE
Inventors: Katsuyoshi Tanaka; Toshimitsu Takeda
Original assignee: SMK Corp
Current assignee: SMK Corp
Priority date: 2012-12-26
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2014-07-10
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: JP2014127312A; US20140179139A1; KR101567808B1; DE102013225411B4; JP5614732B2; CN103904448A; KR20140083845A

Abstract

Es wird ein Verbinder für eine LED-Modulplatine mit exzellenter Montage, Wärmeabfuhr und Isolation bereitgestellt. Der Verbinder für eine LED-Modulplatine zum Halten und elektrischen Verbinden der LED-Modulplatine weist auf: ein unteres Abdeckelement auf dem die LED-Modulplatine angeordnet ist; und ein oberes Abdeckelement, das einen Verbindungsanschluss zur Energieversorgung aufweist, der in federnden Kontakt mit einem Energieversorgungspad, das in der LED-Modulplatine enthalten ist, gebracht ist; wobei zumindest ein Abschnitt des unteren Abdeckelements, an einer Stelle einer Bodenfläche der LED-Modulplatine, aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Material besteht, das obere Abdeckelement so strukturiert ist, das Licht, das von der LED-Modulplatine emittiert wird, nach außen geführt wird, und das obere Abdeckelement, in einem Zustand in dem die LED-Modulplatine auf dem unteren Abdeckelement angeordnet ist, mit dem unterem Abdeckelement im Eingriff steht.

Description

Hintergrund der Erfindung
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbinder, der für die elektrische Verbindung von „Chip On Board“ LED-Modulen verwendet wird.
Beschreibung des Stands der Technik
„Chip On Board“ (COB) LED-Module sind Platinen („boards“) auf denen LED-Bauelemente angebracht sind und werden auf dem Gebiet der Beleuchtung und desgleichen eingesetzt. COB LED-Module müssen Wärme, die durch die LED-Bauelemente erzeugt wird, abführen (zum Beispiel in die umliegende Umgebung).
Dementsprechend wird im Stand der Technik zusammengenommen mit den 10(a)–10(d), eine LED-Modulplatine 2 zur Wärmeabfuhr auf einer Wärmesenke 3 platziert. Ein Abdeckelement 110, das einen Verbindungsanschluss zur Energieversorgung aufweist, ist auf der LED-Modulplatine 2 und der Wärmesenke 3 durch Befestigungselemente 4a, 4b, wie zum Beispiel Schrauben, in einer Art und Weise befestigt, dass das Abdeckelement 110 auf die Wärmesenke gedrückt wird. Ferner sind Kabelleitungen 5, 5 mit Kontakten, die an dem Abdeckelement vorgesehen sind, verbunden, wie zum Beispiel in 10(a) und 10(b) gezeigt ist.
Bei einem solchen Verfahren zum Anbringen einer LED-Modulplatine ist es jedoch erforderlich, dass die LED-Modulplatine und das Abdeckelement, das ein Verbinder ist, einzeln mit der Wärmesenke verbunden werden, was die Montagearbeit mühevoll gestaltet.
Darüber hinaus besteht, wie in 10(c) gezeigt ist, ein Problem darin, dass die Kontaktkraft eines Verbindungsanschlusses 116a zur Energieversorgung eines Energieversorgungspads, das an der LED-Modulplatine vorgesehen ist, mit der Anziehkraft der Befestigungselemente 4a, 4b schwankt und daher instabil ist.
Wie in 10(d) gezeigt ist, besteht ein weiteres Problem darin, dass die räumliche Kriechstrecke L₀ von einem Kontakt des Verbindungsanschlusses 116a zu der Wärmesenke 3 kurz ist, was leicht zu Leckverlusten führt.
JP 2012-164613 A offenbart zum Beispiel einen LED-Verbinder, der eine Verkettung von LED-Modulen gestattet. Dieser, in dieser Literatur offenbarte Verbinder, wird jedoch auch in einer solchen Art und Weise verwendet, dass eine LED-Modulplatine und der Verbinder einzeln mit einer Wärmesenke verbunden werden.
Zusätzlich offenbart JP 2012-109405 A eine Technik zum Verbinden eines LED-Pakets mit einer Wärmesenke mit einem thermisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Material dazwischen. Die Beleuchtungseinrichtung, die in der Literatur offenbart ist, weist jedoch keinen Verbinder (Abdeckelement) für eine LED-Modulplatine auf.
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Verbinder für eine LED-Modulplatine mit exzellenten Montageeigenschaften, Wärmeabfuhr und Isolierung bereitzustellen.
Lösung des Problems
Ein Verbinder für eine LED-Modulplatine gemäß der vorliegenden Erfindung, ist ein Verbinder zum Halten und elektrischen Verbinden der LED-Modulplatine und weist auf:
ein unteres Abdeckelement auf dem die LED-Modulplatine angeordnet ist; und ein oberes Abdeckelement, das einen Verbindungsanschluss aufweist, der in federnden Kontakt mit einem Energieversorgungspad, das in der LED-Modulplatine enthalten ist, gebracht ist, wobei zumindest ein Abschnitt des unteren Abdeckelements, an einer Stelle einer Bodenfläche der LED-Modulplatine, aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Material besteht, das obere Abdeckelement so strukturiert ist, dass Licht, das von der LED-Modulplatine emittiert wird, nach außen geführt wird, und wobei das obere Abdeckelement in einem Zustand, in dem die LED-Modulplatine auf dem unteren Abdeckelement angeordnet ist, mit dem unterem Abdeckelement im Eingriff steht.
Das untere Abdeckelement ist ein Element, das die LED-Modulplatine von deren Rückseite her hält, und das obere Abdeckelement ist ein Element, das auf der Fläche der LED-Modulplatine auf der die LED-Bauelemente befestigt sind und ein Energieversorgungspad vorgesehen ist, platziert ist und das einen Verbindungsanschluss zur Energieversorgung aufweist, der in federnden Kontakt mit dem Energieversorgungspad gebracht ist.
In der vorliegenden Erfindung kann das untere Abdeckelement aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Material bestehen und eine Öffnung an einem Abschnitt aufweisen, an dem die Bodenfläche der LED-Modulplatine positioniert ist und ein thermisch leitfähiger, isolierender Bogen ist über der Öffnung vorgesehen.
Des Weiteren kann der Verbindungsanschluss zur Energieversorgung, der auf dem oberen Abdeckelement vorgesehen ist, mit dem Energieversorgungspad der LED-Modulplatine durch eine Eingriffskraft, die das obere Abdeckelement mit dem unteren Abdeckelement in Eingriff bringt, in federnden Kontakt gebracht werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Da der Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung eine erste Vormontage einer LED-Modulplatine mit einem unteren Abdeckelement und einem oberen Abdeckelement gestattet, kann die LED-Modulplatine mit der Wärmesenke in einem Zustand, in dem die LED-Modulplatine durch den Verbinder gehalten wird, verbunden werden, was eine exzellente Montage ermöglicht.
Darüber hinaus weist der Verbinder eine exzellente Stabilität der elektrischen Verbindung auf, da der Verbindungsanschluss zur Energieversorgung durch eine vorbestimmte Kontaktkraft mit einem Energieversorgungspad der LED-Modulplatine in Kontakt gebracht wird, wenn das untere Abdeckelement und das obere Abdeckelement miteinander im Eingriff stehen.
Da das untere Abdeckelement eine hohe thermische Leitfähigkeit und Isolierung aufweist, kann die räumliche Kriechstrecke durch das untere Abdeckelement länger gemacht werden als die im Fall des Stands der Technik, in dem eine LED-Modulplatine direkt mit der Wärmesenke verbunden ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1(a) zeigt einen Zustand, in dem eine LED-Modulplatine auf einem unteren Abdeckelement platziert ist;
1(b) zeigt ein Zustand einer Vormontage, in dem ein oberes Abdeckelement mit dem unteren Abdeckelement im Eingriff steht;
2(a) bis 2(c) zeigen Prozeduren zur Montage eines Verbinders;
3(a) zeigt einen Zustand vor dem Verbinden des Verbinders mit der Wärmesenke;
3(b) zeigt einen Zustand nach Verbinden des Verbinders mit der Wärmesenke;
4(a) zeigt ein Kontaktteil in einer Unteransicht des oberen Abdeckelements;
4(b) zeigt eine Beziehung zwischen einer Rückfläche des oberen Abdeckelements und des unteren Abdeckelements;
5(a) bis 5(c) zeigen Schnittansichten für Prozeduren zum Verbinden der LED-Modulplatine mit dem Verbinder;
5(d) zeigt die räumliche Kriechstrecke des Kontaktteils;
6(a) zeigt ein Beispiel in dem eine Öffnung in dem unteren Abdeckelement vorgesehen ist und ein thermisch leitfähiger, isolierender Bogen über der Öffnung vorgesehen ist;
6(b) zeigt einen Montagezustand desselben;
7(a) bis 7(d) zeigen Querschnittsansichten der Montage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
7(e) zeigt eine vergrößerte Ansicht des Kontaktteils;
8 zeigt ein Beispiel in dem ein thermisch leitfähiger, isolierender Bogen über einer Öffnung in einem unteren Abdeckelement auf der Rückseite des unteren Abdeckelements vorgesehen ist;
9(a) und 9(b) zeigen andere beispielhafte Strukturen von Verbindungsanschlüssen;
10(a) und 10(b) zeigen ein Beispiel einer Montage gemäß dem Stand der Technik und
10(c) und 10(d) zeigen eine Kontaktstruktur gemäß dem Stand der Technik.
Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen
Eine beispielhafte Struktur eines Verbinders für eine LED-Modulplatine (nachfolgend der Einfachheit halber als Verbinder bezeichnet) 1 gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die 1(a) und 1(b) zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung und die 2(a) bis 2(c) zeigen beispielhafte Prozeduren zur Montage.
Ein unteres Abdeckelement 20 ist aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Harzmaterial mit einer thermischen Leitfähigkeit (gemäß dem stationären Verfahren) von 1,5 W/mK oder höher oder bevorzugt 5,0 W/mK oder höher und einer dielektrischen Durchschlagsspannung von 1 KV oder höher, als ein Rohmaterial, ausgebildet.
Das untere Abdeckelement 20 weist eine obere Fläche (eine Fläche auf der die LED-Modulplatine platziert ist) mit einem flachen zentralen Teil auf, sodass die Rückfläche der LED-Modulplatine 2 in engen Kontakt damit gebracht ist.
Das untere Abdeckelement 20 weist auch Positionierelemente 22 wie zum Beispiel Vorsprünge und Rippen wo notwendig auf, sodass die LED-Modulplatine 2 leicht in einer vorbestimmten Position positioniert werden kann, wenn die LED-Modulplatine 2 auf dem unteren Abdeckelement 20 platziert wird.
Das untere Abdeckelement ist mit klauenartigen Verriegelungsabschnitten 21a, 21b zum in Eingriff bringen eines oberen Abdeckelements 10, das später beschrieben wird, versehen.
Die LED-Modulplatine 2 ist auf der oberen Fläche des unteren Abdeckelements 20 platziert.
Die Form dieser LED-Modulplatine ist nicht beschränkt. Die LED-Modulplatine weist darauf ein lichtemittierendes Teil 2a, auf dem LED-Bauelemente angebracht sind, und Energieversorgungspads 2b, 2c zur Energieversorgung, die durch Leitungsmuster verbunden sind, auf.
Das obere Abdeckelement 10 ist ein Harzgussteil. In der vorliegenden Ausführungsform weist das obere Abdeckelement 10 eine Öffnung 11, im Wesentlichen in der Form eines kreisrunden Lochs in welchem das lichtemittierende Teil 2a positioniert ist, und Kontakte 15a, 15b, die, wie in den 4(a) und 4(b) gezeigt ist, integral mit den Verbindungsanschlüssen 16a, 16b zur Energieversorgung, durch Ansätze 18a, 18b mit Aufnahmeausnehmungen 17a, 17b verbunden sind, auf.
Die Kontakte 15a, 15b weisen jeweils federnde Metallstreifen 215a, 315a, die in dieser Ausführungsform einander gegenüberliegen, auf und Kabelleitungen (Drähte) sind über Kabelverbindungsöffnungen 13a, 13b des oberen Abdeckelements 10 zur Verbindung zwischen diesem Paar federnder Metallstreifen 215a, 315a eingebracht.
Die Kontakte 15a, 15b weisen jeweils eine ortsfeste Öffnung 115a zum Befestigen mittels der Ansätze 18a, 18b des oberen Abdeckelements 10 auf und sind von der unteren Fläche her durch Halteabschnitte 23a, 23b gestützt, die aufrecht auf dem unteren Abdeckelement 20 stehen.
Die Einrichtung mit der die Kontakte 15a, 15b mit dem oberen Abdeckelement 10 verbunden sind, ist nicht beschränkt. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Kontakte 15a, 15b durch thermisches Verstemmen mit den Ansätzen 18a, 18b verbunden.
Die Verbindungsanschlüsse können, wie in den 9(a) und 9(b) gezeigt ist, vorher durch Schneidklemmenanschlüsse oder gekrimpte Anschlüsse mit Kabelleitungen verbunden werden.
Das obere Abdeckelement 10 weist Verriegelungsabschnitte 12a, 12b auf, die eine Lochform aufweisen, die mit den klauenartigen Verriegelungsabschnitten 21a, 21b, die an dem unteren Abdeckelement 20 vorgesehen sind, in Eingriff gebracht werden.
Die Lochform der Verriegelungsabschnitte 12a, 12b gestattet es den Verriegelungsabschnitten 12a, 12b und den klauenartigen Verriegelungsabschnitten 21a, 21b nur durch Einbringen der Verriegelungsabschnitte 21a, 21b, relativ zueinander positioniert zu werden, was in einer stabilen federnden Eingriffskraft resultiert.
Die klauenartigen Abschnitte können sowohl an dem oberen Abdeckelement 10 als auch dem unteren Abdeckelement 20 vorgesehen werden, solange wie die Elemente in Eingriff kommen können, und die Form der Verriegelungsabschnitte ist nicht auf eine Lochform beschränkt.
Das obere Abdeckelement 10 weist auch Anbringöffnungen 14a, 14b zum Befestigen des oberen Abdeckelements 10 an der Wärmesenke 3, in einem Zustand, in dem die LED-Modulplatine auf dem unteren Abdeckelement 20 platziert ist und im vormontierten Zustand damit im Eingriff steht, auf.
Der Verbinder 1 ist, wie in den 3(a) und 3(b) gezeigt ist, im vormontierten Zustand an der Wärmesenke 3, die aus wärmeabführendem Material wie zum Beispiel einer Aluminiumplatte besteht, befestigt.
In der vorliegenden Ausführungsform sind Befestigungselemente 4a, 4b wie zum Beispiel Schrauben in die Befestigungsöffnung 14a, 14b des oberen Abdeckelements 10 eingebracht und angezogen und in Gewindelöchern 3a, 3b, die in der Wärmesenke 3 vorgesehen sind, befestigt.
Nachdem der Verbinder 1 mit der Wärmesenke 3 verbunden wurde, werden die Kabelleitungen 5a, 5b in die Kabelverbindungsöffnungen 13a, 13b des oberen Abdeckelements 10 eingebracht und elektrisch mit den Kontakten 15a, 15b verbunden.
Die 5(a) bis 5(d) zeigen Prozeduren zur Montage des Verbinders und die Umgebung des Kontaktteils in Schnittansichten.
Wie in 5(d) gezeigt ist, wird der Verbindungsanschluss 16a zur Energieversorgung mit dem Energieversorgungspad 2b der LED-Modulplatine durch die Eingriffskraft, die das obere Abdeckelement 10 mit dem unteren Abdeckelement 20 in Eingriff bringt, in federnden Kontakt gebracht und die räumliche Kriechstrecke L₁ von dem Kontaktteil zu der Wärmesenke 3 ist um den Abschnitt des unteren Abdeckelements 20 länger als die der in 10(d) gezeigten Struktur des Stands der Technik.
Im Ergebnis wird der Wiederstand gegen Leckverluste verbessert.
6(a), 6(b) und 7(a) bis 7(e) zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
In der vorliegenden Ausführungsform ist eine Öffnung 24, die es einer Modulplatine 2 gestattet in das untere Abdeckelement 20a eingebracht zu werden, ausgebildet und es ist ein thermisch leitfähiger, isolierender Bogen 30 vorgesehen, um die Öffnung wie in 7(a) gezeigt ist, abzudichten.
Ein abgestufter Abschnitt 24a ist am inneren Umfang der Öffnung 24 derart ausgebildet, dass er die Anordnung des Bogens unterstützt.
Darüber hinaus ist ein abgestufter Abschnitt 2d, der daran zu befestigen ist, an der Rückfläche der LED-Modulplatine 2 ausgebildet.
Wenn die LED-Modulplatine 2 auf dem unteren Abdeckelement 20a, das eine solche Struktur aufweist, platziert wird, werden das obere Abdeckelement 10 und das untere Abdeckelement 20 in einer solchen Art und Weise vormontiert, dass die Rückfläche der LED-Modulplatine 2 wie in 7(b) und 7(c) gezeigt ist, in engen Kontakt mit dem thermisch leitfähigen, isolierenden Bogen 30 gebracht wird.
7(e) zeigt einen Zustand in dem der Verbinder mit der Wärmesenke 3 verbunden ist, was eine montierte Struktur mit hoher Wärmeabfuhr darstellt.
Das Verfahren zum Anordnen des thermisch leitfähigen, isolierenden Bogens 30 über der Öffnung 24, die in dem unteren Abdeckelement 20a ausgebildet ist, ist nicht auf dieses Abdichten der Öffnung 24 von der Oberfläche (die Fläche auf der Seite des oberen Abdeckelements) des oberen Abdeckelements 20a her, wie in den 7(a) bis 7(e) illustriert ist, beschränkt, sondern der Bogen kann auch, wie in 8 gezeigt ist, auf der Rückfläche des unteren Abdeckelements 20a angebracht sein, um die Öffnung 24 abzudichten.
Das Anbringen des thermisch leitfähigen, isolierenden Bogens 30 an der Rückfläche des unteren Abdeckelements 20a in dieser Art und Weise, gestattet es der LED-Modulplatine 2 durch den thermisch leitfähigen, isolierenden Bogen 30 in dem vormontierten Zustand gehalten zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-164613 A [0007]
JP 2012-109405 A [0008]

Claims

Verbinder (1) für eine LED-Modulplatine (2) zum Halten und elektrischen Verbinden der LED-Modulplatine (2), wobei der Verbinder (1) aufweist: ein unteres Abdeckelement (20) auf dem die LED-Modulplatine (2) angeordnet ist; und ein oberes Abdeckelement (10), das einen Verbindungsanschluss (16a, 16b) zur Energieversorgung aufweist, der in federnden Kontakt mit einem Energieversorgungspad (2b, 2c), das in der LED-Modulplatine (2) enthalten ist, gebracht ist; wobei zumindest ein Abschnitt des unteren Abdeckelements (20), an einer Stelle einer Bodenfläche der LED-Modulplatine (2), aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Material ausgebildet ist, wobei das obere Abdeckelement (10) so strukturiert ist, das Licht, das von der LED-Modulplatine (2) emittiert wird, nach außen geführt wird, und wobei das obere Abdeckelement (10) in einem Zustand in dem die LED-Modulplatine (2) auf dem unteren Abdeckelement (20) angeordnet ist, mit dem unterem Abdeckelement (20) im Eingriff steht.
Verbinder (1) für eine LED-Modulplatine (2) gemäß Anspruch 1, bei dem das untere Abdeckelement (20) aus einem thermisch leitfähigen und isolierenden Material besteht.
Verbinder (1) für eine LED-Modulplatine (2) gemäß Anspruch 1, bei dem das untere Abdeckelement (20) eine Öffnung an einem Abschnitt aufweist, an dem die Bodenfläche der LED-Modulplatine (2) positioniert ist und ein thermisch leitfähiger, isolierender Bogen (30) über der Öffnung vorgesehen ist.
Verbinder (1) für eine LED-Modulplatine (2) gemäß Anspruch 1 bis 3, bei dem der Verbindungsanschluss zur Energieversorgung (16a, 16b), der an dem oberen Abdeckelement (10) vorgesehen ist, mit dem Energieversorgungspad (2c, 2b) der LED-Modulplatine (2) durch eine Eingriffskraft, die das obere Abdeckelement (10) mit dem unteren Abdeckelement (20) in Eingriff bringt, in federnden Kontakt gebracht wird.