DE102014116565A1

DE102014116565A1 - LED-Leuchtenmodul mit Optikeinheit

Info

Publication number: DE102014116565A1
Application number: DE102014116565.9A
Authority: DE
Inventors: Michael Leistner; Jochen Holzbauer; Matteo Toscan
Original assignee: Siteco Beleuchtungstechnik GmbH
Current assignee: Siteco GmbH
Priority date: 2014-11-12
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2034-11-13
Also published as: DE102014116565B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leuchtenmodul, welches Folgendes umfasst: ein Gehäuse, eine Platine, auf der mehrere LEDs angeordnet sind, und eine plattenförmige Optikeinheit, welche ein oder mehrere optische Elemente aufweist, die jeweils einer oder einer Gruppe der LEDs zugeordnet sind, wobei die Optikeinheit auf der Platine über den LEDs angeordnet ist, wobei die Optikeinheit mit wenigstens zwei Hohlpins aus einem Kunststoffmaterial in Öffnungen der Platine eingreift und die Hohlpins auf der den LEDs abgewandten Rückseite der Platine heißverstemmt sind, wobei Hohlpins jeweils eine Durchgangsöffnung durch die aus Optikeinheit und Platine gebildeten Einheit definieren, wobei die aus Optikelement und Platine gebildete Einheit in dem Gehäuse befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtenmodul mit einer Platine, auf welcher LEDs angeordnet sind, und einer Optikeinheit, die über den LEDs angeordnet ist.
Leuchtenmodule mit LEDs als Leuchtmittel und integrierten Optiken sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist für eine Kühlschrankleuchte in DE 20 2011 050 563 U1 eine Konstruktion beschrieben, welche eine Leiterplatte mit wenigstens einer LED umfasst und eine transmissive Optik, die über der LED angeordnet ist. Die Optik ist aus einem Zwei-Komponenten-Kunststoffspritzteil gebildet, welches mit Vorsprüngen in die Leiterplatte eingreift und darin verrastet oder heiß verstemmt ist.
Der genannte Stand der Technik berücksichtigt jedoch nicht eine präzise Ausrichtung der Einheit in einem Leuchtengehäuse, welches für die Ausbildung eines Leuchtenmoduls, wie insbesondere einer vollständigen Leuchte, vorgesehen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leuchtenmodul zu schaffen, welches die präzise Ausrichtung und Befestigung einer LED-Anordnung und mehrerer optischer Elemente für die LEDs innerhalb eines Gehäuses technisch einfach ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Leuchtenmodul nach Anspruch 1.
Das Leuchtenmodul, welches insbesondere eine vollständige Leuchte mit allen für eine Leuchte notwendigen Komponenten, oder ein Modul, welches einige für die Ausbildung der Leuchte notwendigen Teile extern aufweist (z. B. das Vorschaltgerät), sein kann, umfasst eine Platine, auf der eine Anordnung von LEDs, insbesondere eine regelmäßige Anordnung in Form einer Matrix, vorgesehen ist, und eine Optikeinheit, in der optische Elemente für jeweils eine LED integriert sind. Die Optikeinheit wird mit der Platine durch heißverstemmte Hohlpins, die in Öffnungen der Platine eingreifen, verbunden. Die Hohlpins haben dabei den Vorteil, dass sie gleichzeitig zur Ausrichtung der aus der Optikeinheit und der Platine bestehenden Einheit innerhalb des Gehäuses genutzt werden können.
Beispielsweise ist gemäß einer Ausführungsform vorgesehen, die Durchgangslöcher in den Hohlpins direkt als Schraublöcher für mehrere Schrauben vorzusehen, welche von der Seite der Optikeinheit durch die Optikeinheit und die Platine in einen Gehäuseboden eingeschraubt werden. Dadurch ist es nicht notwendig, zusätzliche Schraublöcher in der Platine vorzusehen. Vielmehr können die ohnehin vorhandenen heißverstemmte Pins gleich dafür Verwendung finden, die Befestigung vorzunehmen. Der Raum für separate Schraublöcher wird eingespart.
Auch in Ausführungsformen, in denen wenigstens teilweise Hohlpins ohne Schrauben in den Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, können die Hohlpins dennoch zur präzisen Ausrichtung der aus Optikeinheit und Platine bestehenden Einheit verwendet werden, beispielsweise durch einen formschlüssigen Eingriff zwischen den heißverstemmten Hohlpins und dem Gehäuseboden.
Die Verwendung von Hohlpins für die Befestigung der Optikeinheit hat noch weitere Vorteile gegenüber Pins aus Vollmaterial. Das Optikelement, welches in einem Stück hergestellt ist, soll eine hohe Oberflächenqualität zur Erzielung der notwendigen optischen Eigenschaften aufweisen. Bei der Verwendung von Pins aus Vollmaterial ist es jedoch zwangsläufig gegeben, dass eine Materialeinsenkung auf den LEDs entgegengesetzten Seite im Bereich der Pins entsteht. Bei Hohlpins kann demgegenüber die Wandstärke für die Ausbildung der Hohlpins so gewählt werden, dass Materialeinsenkungen in dem Spritzgussteil vermieden werden können.
Ferner sind die Hohlpins stabiler als Pins aus Vollmaterial mit etwa gleichem Materialeinsatz. Dies ist insbesondere für Leuchten relevant, die Erschütterungen ausgesetzt sind, z. B. Außenleuchten, wie Straßenleuchten und Scheinwerfer.
Die Verschraubung der Platine und Optikeinheit in dem Gehäuse kann durch eine einzelne Schraube erfolgen. Bevorzugt sind jedoch wenigstens zwei, insbesondere wenigstens vier Schrauben vorgesehen, um die Optikeinheit mit der Platine im Gehäuse zu befestigen. Dadurch kann eine präzise Ausrichtung der LEDs in Bezug auf das Gehäuse, welches eine Lichtdurchtrittsöffnung des Leuchtenmoduls definiert, gewährleistet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Optikeinheit vollständig aus Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplasten, gebildet, wobei die Hohlpins einstückig mit der Optikeinheit ausgebildet sind. Die Optikeinheit ist z. B. als Spritzgussteil einfach herzustellen, wobei durch die Integration aller optischen Elemente in der einstückigen Optikeinheit bereits die Ausrichtung der optischen Elemente in Bezug auf die Verteilung der LEDs auf der Platine vorgegeben ist. Aufgrund der langen Lebensdauer der LEDs ist es nicht notwendig, die Optikeinheit von der Platine zu trennen. Daher ist die Verbindung durch Heißverstemmung, die maschinell einfach erfolgen kann, besonders bevorzugt. Anstelle der Heißverstemmung von. Pins aus Vollmaterial, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ermöglichen die Hohlpins durch die Durchgangsöffnung auch die Möglichkeit, die optischen Elemente und die LEDs in Bezug auf das Gehäuse auszurichten und ggf. zu befestigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Elemente der Optikeinheit durch Linsen gebildet, die sich auf einer den LEDs entgegengesetzten Seite aus einer Ebene der Optikeinheit erstrecken. Dadurch kann die Optikeinheit flächig an der Platine anliegen, weil keine Erhebungen in Richtung zu der Platine weisen. In einer alternativen Ausführungsform können die optischen Elemente jedoch auch Erhebungen definieren, die sich in Richtung zu der Platine erstrecken. In dieser Ausführungsform können jeweils die optischen Elemente im Bereich der LEDs an der Platine anliegen und/oder zusätzliche Abstandshalter vergegeben sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Optikeinheit mehrere Vertiefungen für jeweils eine LED oder jeweils eine zusammenhänge Gruppe von LEDs auf, wobei die Vertiefungen auf der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit angeordnet sind. Die Optikeinheit kann dadurch genau über den LEDs platziert werden und anschließend auf der den LEDs entgegengesetzten Seite der Platine durch Heißverstemmung der Hohlpins fixiert werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlich, die im Zusammenhang mit den Figuren gegeben werden. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
1 zeigt einen Querschnitt durch ein Leuchtenmodul entlang der Linie A-A in 2.
2 zeigt eine Aufsicht auf das Leuchtenmodul.
3 zeigt einen Querschnitt durch das Leuchtenmodul entlang der Linie B-B in 4.
4 zeigt eine Aufsicht auf einen Ausschnitt des Leuchtenmoduls.
5 zeigt einen Querschnitt durch eine Optikeinheit entlang der Line C-C in 6.
6 zeigt eine Aufsicht auf die Optikeinheit.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikeinheit von der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit.
8 zeigt einen Querschnitt durch eine Optikeinheit einer alternativen Ausführungsform entlang der Linie D-D in 9.
9 zeigt eine Aufsicht die Optikeinheit der 8.
10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikeinheit nach 8 von der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit.
Bezug nehmend auf die 1, 2 und 5 bis 7 wird eine erste Ausführungsform eines Leuchtenmoduls beschreiben.
Das Leuchtenmodul umfasst ein Gehäuse 1, welches in 1 und 2 nur im Bereich eines Bodens dargestellt ist. Es ist zu verstehen, dass das Gehäuse 1 senkrecht zur Bodenseite noch Seitenwände aufweist und auf der der Bodenseite gegenüberliegenden Seite durch eine transparente Abdeckung verschlossen ist.
Auf der Bodenseite des Gehäuses 1 ist eine Einheit aus einer Platine 2 und einer Optikeinheit 4 angeordnet. Die Optikeinheit 4 ist in den 5 bis 7 als Einzelteil dargestellt. Sie umfasst eine etwa ebene Platte, mit einer Anzahl von in der Platte integrierten optischen Einheiten 6 in Form von Linsen, die sich aus einer Oberseite der Platte erstrecken. Unterhalb jedem optischen Elements 6 ist eine Vertiefung 8 in der Optikeinheit 4 vorgesehen, in welche jeweils eine LED, die auf der Platine 2 angeordnet ist, eingreift. Auf diese Weise ist jedes optische Element 6 einer LED auf der Platine 2 zugeordnet.
Die Optikeinheit 4 wird auf die Platine 2 aufgesetzt, wobei die Optikeinheit 4 Hohlpins 10 aufweist, die in Richtung zur Platine aus der Optikeinheit hervorstehen und in Löcher der Platine eingreifen. Die Hohlpins 10 werden auf der den LEDs gegenüberliegenden Seite der Platine 2 heißverstemmt, so dass sie in der Art einer Niete die Optikeinheit 4 auf der Platine 2 halten. Die Optikeinheit 4 ist aus einem durchgängigen Kunststoffmaterial (z. B. PC oder PMMA) gebildet. Durch den Eingriff der Hohlpins 10 in Löcher der Platine 2 ist dadurch die Ausrichtung der Optikeinheit 4 gegenüber den LEDs auf der Platine 2 gewährleistet.
Die Hohlpins 10 bilden Durchgangsöffnungen durch die Einheit, die aus der Optikeinheit 4 und der Platine 2 besteht. Die Durchgangsöffnungen dienen gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform als Schraublöcher, durch welche Schrauben 12 hindurchgreifen, die in dem Boden des Gehäuses 1 verschraubt werden (siehe 1 und 2). Es ist daher nicht notwendig, separate Schraublöcher für die Befestigung der Platine 2 und der Optikeinheit 4 in dem Gehäuse vorzusehen.
Die 3 und 4 zeigen für die gleiche Platine 2 und Optikeinheit 4, wie vorgehergehend beschrieben, eine alternative Befestigungsart in dem Gehäuse 1. In dieser Ausführungsform wird die Einheit aus Platine 2 und der Optikeinheit 4 durch eine Zentralschraube an dem Gehäuse 1 befestigt. Bei dieser Ausführungsform können die übrigen Hohlpins 10 dazu dienen, in entsprechende Aussparungen des Gehäusebodens 1 einzugreifen, um die Ausrichtung der Platine bzw. der Optikeinheit gegenüber dem Gehäuse 1 ebenfalls zu ermöglichen. Vorzugsweise greift eine Erhöhung im Gehäuseboden in den Hohlraum des Hohlpins ein oder die Hohlpins 10 greifen in einer Vertiefung des Bodens ein, um eine präzise Ausrichtung zu ermöglichen.
Die 8 bis 10 zeigen eine alternative Ausführungsform der Optikeinheit 4'. In dieser Ausführungsform sind die optischen Elemente 6' durch Hervorstehungen gebildet, die sich in Richtung zu der Seite der Platine 4 (in den 8 bis 10 nicht dargestellt) erstrecken. Jedes optische Element 6' weist eine Öffnung 8' auf, in welche sich die LEDs auf der Platine 4 erstrecken. Auf der den LEDs abgewandten Seite der Optikeinheit 4' weisen die optischen Elemente 6' mehrere transparente Strukturelemente auf, welche durch Lichtbrechung zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung dienen.
Auch in der Ausführungsform nach 8 bis 10 weist die Optikeinheit 4' Hohlpins 10 auf, die, wie vorhergehend für die anderen Ausführungsformen beschrieben, in Löcher einer Platine 2 eingreifen und auf der den LEDs entgegengesetzten Seite durch Heißverstemmen die Optikeinheit 4 an der Platine 2 halten. In dieser Ausführungsform sind ferner massive Pins 14' zusätzlich vorgesehen, die als Abstandhalter zwischen dem Optikelement und der Platine dienen, so dass die Oberfläche der plattenförmigen Optikeinheit 4 im richtigen Abstand zu der Platine 2 liegt. Durch die Pins 14' ist gewährleistet, dass sich auch nach der Heißverstemmung der Hohlpins 10 das Optikelement 4' gegenüber der Platine nicht verbiegt, sondern präzise parallel zur Platine 2 ausgerichtet ist.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Platine
4, 4': Optikeinheit
6, 6': optisches Element
8: Vertiefung
10: Hohlpin
12: Schraube
14': Pin

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202011050563 U1 [0002]

Claims

Leuchtenmodul, welches Folgendes umfasst: ein Gehäuse (1), eine Platine (2), auf der mehrere LEDs angeordnet sind, und eine plattenförmige Optikeinheit (4, 4'), welche ein oder mehrere optische Elemente (6, 6') aufweist, die jeweils einer oder einer Gruppe der LEDs zugeordnet sind, wobei die Optikeinheit (4, 4') auf der Platine (2) über den LEDs angeordnet ist, wobei die Optikeinheit mit wenigstens zwei Hohlpins (10) aus einem Kunststoffmaterial in Öffnungen der Platine eingreift und die Hohlpins (10) auf der den LEDs abgewandten Rückseite der Platine (2) heißverstemmt sind, wobei Hohlpins (10) jeweils eine Durchgangsöffnung durch die aus Optikeinheit und Platine gebildeten Einheit definieren, wobei die aus Optikelement (4, 4') und Platine (2) gebildete Einheit in dem Gehäuse (1) befestigt ist.
Leuchtenmodul nach Anspruch 1, wobei die Befestigung im Gehäuse (1) eine Verschraubung umfasst.
Leuchtenmodul nach Anspruch 2, wobei die Verschraubung wenigstens eine Schraube (12) umfasst, welche durch die Durchgangsöffnung eines der Hohlpins (10) hindurchgreift und in einen Gehäuseboden des Gehäuses (1) eingreift.
Leuchtenmodul nach Anspruch 3, wobei die Verschraubung wenigstens zwei, insbesondere wenigstens vier Schrauben (12) umfasst, die jeweils durch eine der Durchgangsöffnungen der Hohlpins hindurchgreift.
Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei die Optikeinheit (4, 4') vollständig aus Kunststoff gebildet ist und die Hohlpins (10) einstückig mit der Optikeinheit ausgebildet sind.
Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die optischen Elemente (6) der Optikeinheit (4) durch Linsen gebildet sind, die sich auf einer den LEDs entgegengesetzten Seite aus einer Ebene der Optikeinheit (4) erstecken.
Leuchtenmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Optikeinheit (4, 4') mehrere Vertiefungen (8, 8') für jeweils eine LED oder eine zusammenhängende Gruppe von LEDs aufweist, wobei sich die Vertiefungen (8, 8') auf der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit (4, 4') befinden.