DE102015118485A1

DE102015118485A1 - Elektrische Verbindungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015118485A1
Application number: DE102015118485.0A
Authority: DE
Inventors: Paul Sparenborg
Original assignee: LUMITRONIX LED-TECHNIK GmbH
Current assignee: LUMITRONIX LED-TECHNIK GmbH
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Elektrische Verbindungseinrichtung mit einem Steckverbinder (1), der wenigstens zwei mit elektrischen Leiterbahnen (13 bis 16) versehene plattenförmige Trägerelemente (2, 3) elektrisch und mechanisch verbindet, wobei an der den Trägerelementen (2, 3) zugewandten Unterseite (19) des Steckverbinders (1) Zapfen (20, 21) abstehen, die formschlüssig in Ausnehmungen an den zu verbindenden Trägerelementen (2, 3) eingreifen, und dass von dem Steckverbinder (1) Kontaktfahnen (9 bis 12) abstehen, die an Kontaktflächen der Leiterbahnen (13 bis 16) anliegen und wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Leiterbahnen der beiden Trägerelemente (2, 3) herstellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Verbindungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Zur elektrischen Verbindung von Leiterplatten, die auch als Platinen bezeichnet werden, können elektrische Verbindungseinrichtungen verwendet werden, die als Leitungsdrähte oder Verbindungsstecker ausgeführt sein können. Dabei kann eine mechanische Verbindung zwischen benachbarten Leiterplatten durch Schraubverbindungen unter Verwendung von Verbindungsleisten erfolgen. Eine mechanische Verbindung kann auch durch eine direkte Verschraubung zwischen Leiterplatten erfolgen.
Erfolgt eine elektrische Verbindung zwischen zwei mit elektrischen Leitern versehenen Leiterplatten über eine Steckverbindung, bei der auf einer Leiterplatte ein Stecker und auf der anderen Leiterplatte eine Buchse montiert ist, so lassen sich die beiden Leiterplatten zwar im Bereich der Steckverbindung zusammenstecken, jedoch ist eine solche Steckverbindung bzgl. auftretender Zugkräfte nicht belastbar, so dass ein unbeabsichtigtes Lösen der Verbindung schon bei kleineren auftretenden Zugkräften möglich ist.
Zur Verbindung von LED-Leisten, die auch als flexible LED-Bänder ausgeführt sein können, werden herkömmliche Steckverbindungen verwendet, bei der einerseits angeordnete Kontaktstifte in andererseits angeordnete Stecker eingeführt werden. Eine stabile mechanische Verbindung zwischen zwei benachbarten LED-Leisten oder LED-Bändern kann damit nicht erreicht werden.
Aus der DE 10 2013 017 229 A1 ist ein LED-Streifen mit einem Steckerelement bekannt, bei dem das Ende eines LED-Streifens in einen Stecker einschiebbar ist, der an ein elektrisches Kabel angeschlossen sein kann. Um eine klemmende Verbindung zwischen LED-Streifen und Stecker zu erhalten, sind am Stecker vorspringende Klemmelemente ausgebildet.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindungeinrichtung mit einem Steckverbinder zu schaffen, der zwischen zwei angrenzenden Trägerelementen mit elektrischen Leitungen eine möglichst sichere elektrische und mechanische Verbindung ermöglicht.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Der Steckverbinder besitzt einseitig abstehende Zapfen, die in korrespondierende Ausnehmungen oder Löcher der zu verbindenden Trägerelemente formschlüssig eingreifen. Die mit elektrischen Leitungen versehenen Trägerelemente können beispielsweise Leiterplatten aus Epoxydharz oder einem anderen nicht leitenden Trägermaterial sein. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Trägerelemente die Endstücke von LED-Streifen bilden. Diese Endstücke können sehr kleine Abmessungen haben, beispielsweise 10 mm × 10 mm und können dabei auch Teil eines flexiblen LED-Streifens sein.
Die elektrische Verbindungseinrichtung umfasst somit einen Steckverbinder, der von oben auf die zu verbindenden Trägerelemente aufsteckbar ist und dabei dann die Trägerelemente mechanisch und elektrisch verbindet. Zur elektrischen Verbindung besitzt der Steckverbinder Kontaktfahnen, die beim Aufdrücken auf die Trägerelemente mit Leiterbahnen auf den Trägerelementen eine elektrische Verbindung herstellen. Über die Kontaktfahnen kann dann eine elektrische Verbindung zwischen Leiterbahnen der beiden Trägerelemente hergestellt werden. Der Steckverbinder ist bevorzugt als Kunststoffspritzgussteil ausgeführt, bei dem die Kontaktfahnen von einem im Kunststoffkörper einliegenden metallischen Leiter abstehen. Der metallische Leiter ist vorzugsweise mit dem Kunststoffmaterial des Steckverbinders umspritzt. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Zapfen direkt am Kunststoffkörper angeformt sind, wodurch der Steckverbinder insgesamt als sehr kostengünstiges Kunststoffspritzgussteil herstellbar ist.
Die am Steckverbinder abstehenden Zapfen besitzen vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form und greifen in korrespondierende Bohrungen an den z. B. als Leiterplatten ausgebildeten Trägerelementen ein. Vorzugsweise bilden die Zapfen mit den Ausnehmungen bzw. Bohrungen, in die sie eingreifen, Presspassungen, so dass eine sehr sichere mechanische Verbindung zwischen zwei miteinander zu verbindenden Trägerelementen unter Verwendung des Steckverbinders hergestellt werden kann.
Eine weitere bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Ausnehmungen in den Trägerelementen als metallisierte Bohrungen ausgeführt sind. Die Metallisierung kann als Durchkontaktierung hergestellt werden, wie dies bei Platinen allgemein bekannt ist, um in die metallisierten Bohrungen Bauelemente oder sonstige elektrische Anschlüsse an den Platinen einlöten zu können. Die Metallisierung der Bohrungen erfolgt dabei vorzugsweise in Verbindung mit der Ausbildung der Leiterbahnen auf den Trägerelementen, so dass eine elektrische Verbindung von den metallisierten Bohrungen zu den Leiterbahnen auf den Trägerelementen besteht.
Werden nun auch die Zapfen mit einer metallisierten Oberfläche versehen, die mit den Kontaktfahnen des Steckverbinders elektrisch leitend verbunden sind, so kann über die Zapfen und die Bohrungen eine zusätzliche elektrische Verbindung zwischen den miteinander zu verbindenden Trägerelementen realisiert werden.
Besonders vorteilhaft ist es, den für die elektrische Verbindungseinrichtung vorgesehenen Steckverbinder mit geneigten Randflächen auszubilden, zumindest soweit die Randflächen an eine lichtemittierende Diode oder ein anderes Leuchtmittel angrenzen. Durch die geneigten Randflächen kann sichergestellt werden, dass der Abstrahlwinkel eines angrenzenden Leuchtmittels nicht vom Rand des Steckverbinders beeinträchtigt wird. Bei angrenzenden lichtemittierenden Dioden kann der Winkel der Randflächen beispielsweise in einem Bereich zwischen 40° bis 60° liegen.
Eine bevorzugte Ausführung eines Steckverbinders sieht vor, dass dieser vier abstehende Zapfen hat, die in zwei Trägerelemente mit jeweils zwei Bohrungen formschlüssig eingreifen. Dabei bilden die Zapfen mit den Bohrungen vorzugsweise Presspassungen, so dass der Steckverbinder dadurch bereits ausreichend fest mit den zu verbindenden Trägerelementen mechanisch verbunden ist.
Um eine zweiadrige oder zweipolige Verbindung zwischen zwei elektrisch miteinander zu verbindenden Trägerelementen zu schaffen, besitzt der Steckverbinder vorzugsweise vier Kontaktfahnen, von denen jeweils zwei mit den Leiterbahnen des einen Trägerelements und andererseits zwei mit den Leiterbahnen des anderen Trägerelements in Kontakt stehen. Außerdem kann über metallisierte Zapfen eine zusätzliche elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen der Trägerelemente erfolgen. Dabei könnten grundsätzlich über die metallisierten Zapfen andere Leiterbahnen miteinander elektrisch verbunden werden als mit den Kontaktfahnen, so dass mit vier Kontaktfahnen und vier metallisierten Zapfen insgesamt eine vierpolige Verbindung zwischen zwei angrenzenden Trägerelementen hergestellt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer elektrischen Verbindungseinrichtung mit einem aufzusetzenden Steckverbinder,
2 einen Längsschnitt der elektrischen Verbindungseinrichtung von 1 und
3 einen Längsschnitt der elektrischen Verbindungseinrichtung entsprechend der Darstellung von 2, jedoch nachdem der Steckverbinder auf die zu verbindende Trägerelemente in seine Endposition aufgesteckt worden ist.
In 1 ist eine elektrische Verbindungseinrichtung dargestellt, die einen Steckverbinder 1 und zwei als Leiterplatten ausgebildete Trägerelemente 2, 3 umfasst. An die Trägerelemente 2, 3 schließen sich LED-Streifen 4, 5 an, die hier nur andeutungsweise dargestellt sind.
Unmittelbar angrenzend an den Steckverbinder 1 ist auf dem Trägerelement 2 beispielhaft eine lichtemittierende Diode 6 angebracht, die abgekürzt als LED bezeichnet wird.
Der Steckverbinder 1 ist ein Kunststoffspritzgussteil, welches teilweise geneigte Randflächen 7, 8 hat. Die Randbereiche 7 grenzen unmittelbar an die LED 6 an und haben eine derart starke Neigung, dass der mit einem gewissen Abstrahlwinkel an der LED 6 austretende Lichtkegel nicht behindert wird.
An der hier nicht sichtbaren Unterseite des Steckverbinders 1 stehen Kontaktfahnen 9 bis 12 ab, die zur Kontaktierung von andeutungsweise dargestellten Leiterbahnen 13 bis 16 vorgesehen sind.
In der Darstellung von 1 befindet sich der Steckverbinder 1 noch nicht in seiner Montage-Endposition, sondern befindet sich in einer Position, unmittelbar bevor der Steckverbinder 1 dann auf die Oberfläche der Trägerelemente 2, 3 niedergedrückt wird.
In der Schnittansicht von 2 befindet sich der Steckverbinder 1 ebenfalls in der Position, wie diese in 1 dargestellt ist.
Die in 2 hinteren Kontaktfahnen 9, 12 sind gegenüber der Darstellung von 1 in geringerem Abstand zueinander dargestellt, so dass diese Kontaktfahnen 9, 12 und auch die Kontaktfahnen 10, 11 sichtbar sind.
In 2 sind die Trägerelemente 2, 3 im Längsschnitt dargestellt, wobei die Schnittebene durch Ausnehmungen 17, 18 verläuft, in die an der Unterseite 19 des Steckverbinders 1 abstehende Zapfen 20, 21 formschlüssig eingreifen, wenn der Steckverbinder 1 in die in 3 dargestellte Montage-Endposition niedergedrückt ist. Auch in 3 sind die Trägerelemente 2, 3 im Längsschnitt dargestellt, wie dies bei 2 der Fall ist.
Die in 2 ersichtlichen Kontaktfahnen 9 bis 12 drücken federnd von oben auf Kontaktflächen von Leiterbahnen 13 bis 16 wie diese in 1 angedeutet sind. Dabei können die Leiterbahnen selbst die genannten Kontaktflächen für die Kontaktfahnen 9 bis 12 bilden.
Der Steckverbinder 1 ist vorzugsweise als Kunststoffspritzgussteil hergestellt, an welchem die Zapfen 20, 21 als im Wesentlichen zylindrische Zapfen an der Unterseite 19 abstehen. Die Zapfen 20, 21 bilden mit dem übrigen Körper des Steckverbinders 1 ein einstückiges Kunststoffteil. Die Kontaktfahnen 9 bis 12 können dabei paarweise – 9 und 12 bzw. 10 und 11 – über jeweils einen im Steckverbinder 1 einliegenden metallischen Leiter 22 verbunden sein, der in 2 mit unterbrochener Linie angedeutet ist. In 2 verbindet der metallische Leiter 22 die beiden Kontaktfahnen 10, 11. Ein entsprechender, hier nicht dargestellter metallischer Leiter verbindet die hinteren Kontaktfahnen 9, 12,
Die als zylindrische Bohrungen ausgeführten Aussparungen 17, 18 können metallisierte Innenflächen 23, 24 haben, die mit Leiterbahnen 14, 15 elektrisch leitend verbunden sind. Diese elektrische Verbindung zwischen den metallisierten Bohrungen und den Leiterbahnen kann in herkömmlicher Weise, wie bei Leiterplatten üblich ist, ausgeführt sein.
Gleichermaßen können auch die Zapfen 20, 21 eine metallisierte Oberfläche besitzen und mit dem im Steckverbinder 1 eingegossenen metallischen Leiter 22 elektrisch leitend verbunden sein.
Zu der in 3 dargestellten Montage-Endposition wird noch angemerkt, dass über den Steckverbinder 1, dessen Zapfen 20, 21 mit den korrespondierenden Bohrungen 17, 18 Presspassungen bilden, eine feste mechanische Verbindung zwischen den Trägerelementen 2 und 3 hergestellt ist. Außerdem bewirkt der Steckverbinder 1 gleichzeitig eine sichere elektrische Verbindung über die Kontaktfahnen 9 bis 12 zwischen den Leiterbahnen 13 bis 16 (1) der beiden Trägerelemente 2, 3.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013017229 A1 [0005]

Claims

Elektrische Verbindungseinrichtung mit einem Steckverbinder (1), der wenigstens zwei mit elektrischen Leiterbahnen (13 bis 16) versehene plattenförmige Trägerelemente (2, 3) elektrisch und mechanisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Trägerelementen (2, 3) zugewandten Unterseite (19) des Steckverbinders (1) Zapfen (20, 21) abstehen, die formschlüssig in Ausnehmungen an den zu verbindenden Trägerelementen (2, 3) eingreifen, und dass von dem Steckverbinder (1) Kontaktfahnen (9 bis 12) abstehen, die an Kontaktflächen der Leiterbahnen (13 bis 16) anliegen und wenigstens eine elektrische Verbindung zwischen elektrischen Leiterbahnen der beiden Trägerelemente (2, 3) herstellen.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfahnen (9 bis 12) von wenigstens einem in den Körper des Steckverbinders (1) integrierten metallischen Leiter (22) federnd abstehen.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) einen flachen Kunststoffkörper hat, an dem die Zapfen (20, 21) angeformt sind.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (20, 21) eine zylindrische Form haben.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (20, 21) am Steckverbinder (1) mit den Ausnehmungen (23, 24) an den Trägerelementen (2, 3) Presspassungen bilden.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (23, 24) in den Trägerelementen (2, 3) als metallisierte Bohrungen ausgeführt sind.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierten Bohrungen mit den Leiterbahnen (13 bis 16) elektrische leitend verbunden sind.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (20, 21) elektrisch leitende Oberflächen haben, die mit Kontaktfahnen (9 bis 12) elektrisch leitend verbunden sind.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) schmale, mit lichtemittierenden Dioden (6) bestückte Trägerelemente (2, 3) in Form von Leiterplatten verbindet, und dass an den Seitenrändern des Steckverbinders (1), die lichtemittierenden Dioden (6) zugewandt sind, die Randflächen (7, 8) so geneigt sind, dass die Lichtabstrahlung von den lichtemittierenden Dioden (6) durch den Steckverbinder (1) nicht beeinträchtigt ist.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Randflächen (7, 8) mit einem Winkel von 40° bis 60° gegenüber der Unterseite (19) des Steckverbinders (1) geneigt sind und dadurch die Fläche an der Oberseite des Steckverbinders (1) gegenüber der Grundfläche an der Unterseite (19) verringert ist.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckverbinder (1) vier Zapfen (20, 21) hat, die in korrespondierende Bohrungen von zwei miteinander zu verbindenden Trägerelementen (2, 3) formschlüssig eingreifen, wobei an jeder der Trägerelemente (2, 3) zwei Bohrungen angebracht sind.
Elektrische Verbindungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier Kontaktfahnen (9 bis 12) an der Unterseite (19) des Steckverbinders (1) abstehen und Leiterbahnen (13 bis 16) auf den Trägerelementen (2, 3) kontaktieren, und dass über die Kontaktfahnen (9 bis 12) und über metallisierte Zapfen (20, 21) Leiterbahnen (13, 14) eines Trägerelements (2) mit Leiterbahnen (15, 16) des anderen Trägerelements (3) elektrisch verbunden sind.