DE102017000571B3 - Led-leuchtenmodul und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Abstract

Ein LED-Leuchtenmodul hat ein flaches, quaderförmiges, hermetisch dichtes Modulgehäuse (5), das einen Gehäuseinnenraum begrenzt und das besteht aus- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte (10) aus Aluminium (AI) oder einer Al-Legierung;- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildende Rahmen (20), der auf der Bodenplatte (10) sitzt; und- einer, auf dem Rahmen (20) aufliegenden, transparenten Deckenplatte (30).Im Gehäuseinnenraum befinden sich mehrere Licht emittierende Dioden (LEDs) (91) und eine, diesen LEDs oder LED-Gruppen zugeordnete Sekundäroptik, welche das von den LEDs abgestrahlte Licht zu einem begrenzten, bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt. In diesem Gehäuseinnenraum wird eine Argon-Atmosphäre erzeugt.Die erfindungsgemäße Besonderheit besteht darin, dass- der Rahmen (20) aus einem PMMA-Material besteht;- die Deckenplatte (30) aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigem PMMA-Material besteht; und- eine Rahmenstirnfläche (26) mittels Ultraschallverschweißung mit der Deckenplatte (30) hermetisch dicht verbunden ist.Eine beschleunigte Alterungsbehandlung lässt erwarten, dass nach Ablauf von 20,7 Jahren unter üblichen Betriebsbedingungen die im Gehäuseinnenraum gebildete Gaszusammensetzung immer noch wenigstens 30 % des ursprünglich eingefüllten Argons enthält.

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Lichterzeugung mit Hilfe Licht emittierender Dioden (LED); LEDs bezeichnet eine Anzahl solcher Dioden.
• Ein Leuchtenmodul ist die Licht erzeugende Leuchteinrichtung bzw. das Licht erzeugende Leuchtmittel einer Leuchte oder Lampe. Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul ist für den Außeneinsatz (bzw. „outdoor“) bestimmt und kann hier vorzugsweise in Leuchten zur Ausleuchtung von Zielflächen auf Straßen, Wegen, Plätzen und anderen öffentlichen Flächen dienen; insbesondere ist das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul zum Einsatz in Straßenleuchten vorgesehen.
• Ferner wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen LED-Leuchtenmoduls angegeben.
• ZUM STAND DER TECHNIK
• Mehr im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein LED-Leuchtenmodul, das aufweist:
• - ein flaches, quaderförmiges, hermetisch dichtes Gehäuse, das einen Gehäuseinnenraum begrenzt und das besteht aus
  • -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte aus Aluminium (AI) oder einer Al-Legierung;
  • -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen, der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen hat, und der auf der Bodenplatte sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet; und
  • -- einer, auf dem Rahmen aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte, die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens fluchtet; wobei
  • -- die eine Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Deckenplatte verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Bodenplatte verbunden ist; und mit
• - mehreren, im Gehäuseinnenraum befindlichen Licht emittierenden Dioden (LEDs von light emitting diodes) und mit einer, diesen LEDs zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen recht großen Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit
• - einer im Gehäuseinnenraum befindlichen Platine mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signa len versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; und
• im Gehäuseinnenraum herrschender argonhaltiger Atmosphäre.
• Ein LED-Leuchtenmodul dieser Art ist aus dem Dokument DE 10 2008 058 757 A1 bekannt und wird dort als Leuchteinrichtung bezeichnet. Entsprechend dem einzigen Ausführungsbeispiel wird der Rahmen aus vier quaderförmigen Seitenwänden zusammengeklebt, die teilweise oder vollständig hohl sind, und in den so gebildeten Hohlräumen soll pulverförmiges Trocknungsmittel, wie etwa Zeolith und/oder Silicagel, untergebracht sein. Das hermetisch dichte Verbinden der einen Rahmenstirnfläche mit der Bodenplatte und der anderen Rahmenstirnfläche mit der Deckenplatte soll dort durch Kleben erfolgen. Als Klebstoff wird insbesondere ein dauerelastischer, UVbeständiger sowie wasser- und wasserdampf-undurchlässiger Butylkleber, hier insbesondere Isobutylen, empfohlen. Ferner soll der Rahmen von einer elastischen Abdeckung eingehüllt sein, die aus Silikon, Polyurethan und/oder Polysulfid bestehen kann und ebenfalls mit der Bodenplatte sowie mit der Deckenplatte verklebt sein soll.
• Obwohl gesagt wird, dass mit Hilfe dieser Maßnahmen, eine lange Lebensdauer der LEDs von 20 Jahren und länger gewährleistet werden kann, konnten vom Erfinder durchgeführte beschleunigte Alterungsprozesse an derartigen Gehäusen diese Erwartungen nicht bestätigen. Der Erfinder hat ein, diesem Ausführungsbeispiel entsprechendes Gehäuse nachgebaut, mit 99,9 %-igem Argon gefüllt und dicht verschlossen. Nach Ablauf von 6 Monaten unter Umgebungsbedingungen war der Argongehalt in der im Gehäuseinnenraum befindlichen Atmosphäre auf einen Wert kleiner 20 % abgesunken.
• Es besteht folglich weiterhin ein Bedarf, die Herstellung derartiger Gehäuse für ein LED-Leuchtenmodul zu vereinfachen, sowie die Langzeitdichtigkeit und weitere Eigenschaften derartiger Gehäuse zu verbessern, um die LEDs über lange Zeiträume in einer kontrollierten schützenden Atmosphäre und vermindert oder frei von schädlichen Einflüssen betreiben zu können.
• Das Dokument US 2016/0161093 A1 betrifft eine für Außeneinsatz vorgesehene LED-Leuchte bzw. Luminaire, die ein Kunststoffgehäuse hat, das mit einem Rahmen versehen ist. Der aus Metall, einer Metalllegierung oder aus einem Kompositmaterial bestehende Rahmen umfasst das Kunststoffgehäuse von außen und soll ein mechanisch stabiles, belastbares Befestigungsmittel bilden, über das die LED-Leuchte an einem Masten oder Pfosten befestigt werden kann. Innerhalb des Kunststoffgehäuses befinden sich die üblichen Bestandteile einer LED-Leuchte bzw. Lumninaire, wie etwa LEDs, Platine mit elektrischen und/oder elektronischen Bauelementen, Treiberschaltung und Sekundäroptik in Form von Linsen, Reflektoren, Filter und anderen optischen Komponenten. Das Kunststoffgehäuse kann aus zwei Kunststoffteilen bestehen und gefertigt werden, nämlich aus einem wannenförmigen Teil und aus einer Deckelplatte. Wannenförmiges Teil und Deckelplatte werden nach üblichen Maßnahmen zum Verbinden von Kunststoffkomponenten miteinander verbunden, einschließlich beispielweise Schweißverfahren, wie Hotstacking, Vibrationsschweißen und Ultraschallschweißen, ferner mit Hilfe von Verklebung und anderen Maßnahmen.
• AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
• Davon ausgehend, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein LED-Leuchtenmodul der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, das ein einfacher aufgebautes Gehäuse hat, das die im Gehäuse befindlichen LEDs besser vor schädlichen Einflüssen schützt, und das eine solche Langzeitdichtigkeit aufweist, dass nach Ablauf von 20 Jahren unter üblichen Umgebungsbedingungen die im Gehäuseinnenraum befindliche Atmosphäre immer noch wenigsten 30 % des ursprünglich eingebrachten Argons enthält.
• Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches, effizientes und sicher reproduzierbares Verfahren zur Herstellung derartiger LED-Leuchtenmodule anzugeben.
• DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG
• Ausgehend von einem gattungsgemäßen LED-Leuchtenmodul mit
• - einem flachen, quaderförmigen, hermetisch dichten Modulgehäuse, das einen Gehäuseinnenraum begrenzt und das besteht aus
  • -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte aus Aluminium (AI) oder einer Al-Legierung;
  • -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen, der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen hat und der auf der Bodenplatte sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet; und
  • -- einer, auf dem Rahmen aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte, die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens fluchtet; wobei
  • -- die eine Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Deckenplatte verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Bodenplatte verbunden ist; und mit
• - mehreren, im Gehäuseinnenraum befindlichen, Licht emittierenden Dioden (LEDs von light emitting diodes) und mit einer, diesen LEDs oder LED-Gruppen zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen recht großen Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten, bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit
• - einer im Gehäuseinnenraum befindlichen Platine mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; und
• - einer im Gehäuseinnenraum herrschenden argonhaltigen Atmosphäre; ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass
• - die Deckenplatte aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigen PMMA-Material besteht, und an einer Hauptfläche der Deckenplatte in deren Randbereich eine umlaufende Nut ausgespart ist;
• - der Rahmen aus einem PMMA-Material besteht, und an der einen Rahmenstirnfläche ein umlaufender Steg einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von der Rahmenstirnfläche absteht;
• - diese Rahmenstirnfläche mittels Ultraschallverschweißung mit der Deckenplatte verbunden ist; und
• - das Modulgehäuse eine Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das Modulgehäuse stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Std. lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem, gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses immer noch zu wenigstens 30 Vol.-% aus Argon aus der ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines LED-Leuchtenmoduls mit den vorstehend genannten Merkmalen sieht vor, dass
• - ein Rahmen eingesetzt wird, der aus einem PMMA-Material besteht;
• - im Randbereich der Bodenplatte eine umlaufende Stufe ausgebildet ist, die bei horizontaler Ausrichtung der Bodenplatte eine vertikal ausgerichtete Stufenfläche sowie eine horizontal ausgerichtete Stufenfläche hat;
• - zwischen Bodenplatte und Rahmen eine Klebeverbindung erzeugt wird, wobei als Kleber ein durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation aushärtender Zwei-Komponenten-Kleber auf Methacrylsäuremethylester-Basis eingesetzt wird, der in Form einer, aus dem vorbereiteten Zwei-Komponenten-Kleber bereiteten Dünnschicht auf beiden Stufenflächen der umlaufenden Stufe im Randbereich der Bodenplatte aufgebracht wird, und anschließend die andere Rahmenstirnfläche des Rahmens enganliegend und bündig abschließend in diese Stufe eingesetzt wird;
• - eine Deckenplatte eingesetzt wird, die aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigen PMMA-Material besteht; und
• - der Rahmen über die eine Rahmenstirnfläche mittels Ultraschallverschweißung mit dieser Deckenplatte verbunden wird.
• Die erfindungsgemäßen Merkmale in obiger Gesamtkombination wirken in synergistischer Weise zusammen, um ein LED-Leuchtenmodul bereitzustellen, das einfach, effizient und sicher reproduzierbar gefertigt werden kann, und das für eine lange und wartungsfreie Gebrauchsdauer ausgelegt ist. Die im LED-Leuchtenmodul befindlichen LEDs werden in einer Umgebung betrieben, die über einen sehr langen Zeitraum weitgehend oder völlig frei von schädlichen Einflüssen gehalten werden kann. Selbst wenn Hochleistungs-LEDs eingesetzt werden, kann eine Lebensdauer größer 100.000 Std. (Stunden) gewährleistet werden. Lebensdauer bezeichnet hier diejenige Zeitspanne, innerhalb der ein Betrieb der LEDs möglich ist, ohne dass deren anfängliche Lichtleistung (Lumen/Watt) um mehr als 20 % abgenommen hat. Weiterhin bleibt die anfängliche Lichtfarbe weitgehend erhalten. Diese Ergebnisse beruhen auf nachstehenden Überlegungen und Beiträgen.
• Das flache quaderförmige Gehäuse des erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls, das in der Fachwelt auch als Kassette bezeichnet wird, hat typischerweise eine Länge von 160 bis 220 mm, eine Breite von 140 bis 180 mm und eine Höhe von 20 bis 40 mm; flach meint hier, das die Höhe nur 1/5 der Länge oder weniger ausmacht. Ein derzeitig in der Entwicklung befindliches und erfindungsgemäß bevorzugtes Gehäuse hat eine Länge von etwa 210 mm, eine Breite von etwa 160 mm und eine Höhe von etwa 35 mm. Der Rahmen hat eine Stärke von etwa 4 mm und weist abgerundete Eckenbereiche auf.
• Das LED-Leuchtenmodul soll Licht liefern, das dem von der Sonne bereitgestellten Tageslicht möglichst nahe kommt. Folglich werden LEDs eingesetzt, die weißes oder warm-weißes Licht liefern, typischerweise mit Farbtemperaturen zwischen 2700 und 6500 Kelvin (K), insbesondere mit Farbtemperaturen von 3000 oder 4000 oder 5000 Kelvin (K). Der LED-Halbleiterchip erzeugt schmalbandiges blaues Licht („royal blue“) bei einer Wellenlänge von 442 nm (Nanometer), das mittels Fluoreszenz in ein breitbandig gelbes Licht umgewandelt werden muss, um in der Summe kalt-weißes (Farbtemperaturen von etwa 5000 bis 6000 K) bis warm-weißes (Farbtemperaturen von etwa 2000 bis 3000 K) Licht zu liefern. Für diese Fluoreszenz sorgen ausgewählte pulverförmige, gelb bis orangefarbene Leuchtstoffe, wie beispielsweise Cer-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat, die als Schicht auf dem LED-Halbleiterchip aufgebracht sind. Diese Leuchtstoffschicht ist mit einer Lage aus einem Silicon-Material bedeckt, bzw. mit diesem Silicon-Material eingekapselt. Dieses Silicon-Einkapselmaterial (encapsulant) befindet sich besonders nahe an dem LED-Halbleiterchip und ist bei Betrieb der LED der vom LED-Halbleiterchip erzeugten Wärme und „hohen PhotonenEnergie“ ausgesetzt. Häufig befindet sich auf diesem Silicon-Einkapselmaterial eine Linse oder ein Dom aus weiterem Silicon-Material, mit der/dem die Abstrahlung des von der LED emittierten Lichtes im Sinne einer Primäroptik bereits in einem begrenzten Umfang gerichtet und gesteuert wird; dieses letztere Silicon-Material wird auch als Silicon-Linsenmaterial bezeichnet. Die Erfahrung zeigt, dass diese beiden Silicon-Materialien von dem von dem LED-Halbleiterchip erzeugten blauen Licht mit einem Emissions-maximum bei etwa 442 nm nicht geschädigt werden.
• Jedoch können in der im Gehäuseinnenraum herrschenden Atmosphäre nichtkompatible organische Verbindungen (die Fachleute sprechen von VOCs, abgeleitet von volatile organic compounds) vorkommen, die aus verschiedenen Quellen ausgasen können, wie etwa aus Klebstoffen, Beschichtungen auf einer Platine, aus bestimmten Lötmaterialien, sowie aus Dichtungen, wie etwa O-Ringen und dgl.. Diese VOCs diffundieren in diese Silicon-Materialien hinein, setzen sich in Hohlräumen zwischen den Siliconpolymerketten fest und werden dort eingeschlossen. Die nachfolgende Einwirkung der von der LED erzeugten „hohen Photonenenergie“, die beim Betrieb der LED erzeugte Wärme und weitere Umwelteinflüsse verfärben die im Silicon-Einkapselmaterial sowie im Silicon-Linsenmetarial eingeschlossenen bzw. „gefangenen“ VOCs. Diese Verfärbung der gefangenen VOCs kann das von der LED emittierte Licht schädigen. Diese Verfärbung tritt insbesondere bei blaues Licht erzeugenden LEDs auf; dieses blaue Licht wird jedoch für die Bereitstellung von weißem, dem Tageslicht entsprechendem Licht benötigt. Eine solche Schädigung des von den LEDs emittierten Lichtes kann bis zum völligen Ausfall des LED-Leuchtenmoduls führen.
• Ferner ist bekannt, dass Feuchtigkeit den Betrieb von weißes Licht erzeugenden LEDs beeinträchtigt. Deshalb werden weißes Licht erzeugende LEDs typischerweise in einer wasser- und wasserdampf-freien Schutzgasatmosphäre, wie etwa Argon, betrieben.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass auch UV-Komponenten des Sonnenlichts schädliche Auswirkungen auf weißes Licht erzeugende LEDs haben können, wovon gerade diese VOCs betroffen sein können. An einer typischen Straßenleuchte ist die transparente Deckenplatte zwar nicht direkt dem Sonnenlicht ausgesetzt, sondern dem Erdboden zugewandt. Trotzdem kann gestreutes und/oder reflektiertes Sonnenlicht über die transparente Deckenplatte in den Innenraum des Modulgehäuses eindringen und dort Langzeitschäden an dem Silicon-Einkapselmaterial, an dem Silicon-Linsenmaterial und/oder an den in diesen Silicon-Materialien gefangenen VOCs hervorrufen. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, das Eindringen von schädlichen UV-Komponenten des Sonnenlichts in den Innenraum des Modulgehäuses zu verhindern, weshalb die Deckenplatte aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem völlig UV-undurchlässigen, transparenten Kunststoff gefertigt wird. Erfindungsgemäß ist hier ein weitgehend UV-undurchlässiges oder UV-undurchlässiges PMMA-Material vorgesehen, das nicht nur den erforderlichen UV-Schutz liefert, sondern für das erzeugte LED-Licht auch eine hohe Transmission bis zu 92 % gewährleistet und zusätzlich die notwendige Wetterbeständigkeit aufweist, um ein LED-Leuchtenmodul mit einer solchen Deckenplatte über viele Jahre im Außenbereich nutzen können.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung stellt sich dann das weitere Problem, wie eine Deckenplatte aus einem derartigen PMMA-Material auf eine einfache, effiziente und sicher reproduzierbare Weise mit einem Rahmen mit den oben angegebenen Abmessungen hermetisch dicht verbunden werden kann. Erfindungsgemäß wurde hier erkannt, dass dieses Verbinden einfach, effizient und sicher reproduzierbar durch Ultraschallweißen erfolgen kann, sofern bestimmte Bedingungen eingehalten werden. Nachdem eine Sonotrode ausreichender Größe auf der Deckenplatte aufliegt und mit der erforderlichen Druckkraft belastet, ist die mit ausreichender Frequenz durchgeführte Ultraschallverschweißung innerhalb einer Zeitspanne kleiner 1,0 sec (Sekunden) abgeschlossen. Die Ultraschallverschweißung liefert konstante und reproduzierbare Ergebnisse, und das aus der Ultraschall-Schweißmaschine entnommene Produkt kann sofort der Weiterverarbeitung zugeführt werden.
• Für die Ultraschallverschweißung einer Deckenplatte aus einem PMMA-Material ist es vorteilhaft, wenn auch der Rahmen aus einem PMMA-Material besteht.
• Sämtliche erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale bzw. Maßnahmen bedingen sich gegenseitig und verursachen wechselseitig eine synergistische Wirkung. Es kann auf einfache, effiziente und sicher reproduzierbare Weise ein LED-Leuchtenmodul mit einem hermetisch dichten Modulgehäuse bereitgestellt werden, in der weißes Licht erzeugende LEDs über einen Zeitraum von wenigstens 100.000 Std. in einer schützenden Atmosphäre betreibbar sind.
• VORTEILHAFTE AUSGESTALTUNGEN
• Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
• Weil
• - an einer Hauptfläche der Deckenplatte in deren Randbereich eine umlaufende Nut ausgespart ist; und
• - an einer Rahmenstirnfläche des Rahmens ein umlaufender Steg einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von der Rahmenstirnfläche absteht;
• - und im Verlauf der Ultraschallverschweißung dieser Steg in diese Nut eintritt und dort beide PMMA-Materialien miteinander verschmolzen werden;
kann eine hermetisch dichte Verbindung zwischen Rahmen und Deckenplatte erzielt werden.
• Nach einer vorzugsweise vorgesehenen Ausführungsform kann in einer Seitenwand des Rahmens eine Bohrung ausgespart sein, in welche eine Leitungsdurchführung eingesetzt ist, die eine Schraub- oder Steckhülse aufweist, deren lichte Weite mit einem Werkstoff ausgefüllt ist, in den einzelne, voneinander beabstandete Leiter eingegossen sind, über welche die im Gehäuseinnenraum befindliche(n) Elektronik und LEDs mit Betriebsstrom, mit Signalspannungen und gegebenenfalls mit weiteren Signalen, beispielsweise mit HF-Signalen versorgbar sind. Als solcher Werkstoff kann vorzugsweise ein Epoxidharz, ein Polyamid oder ein Silikonharz eingesetzt werden. Auch Koaxialleiter können dicht in den Werkstoff eingegossen sein.
• Mit Hilfe einer solchen Leiterdurchführung kann eine bessere Abdichtung der in den Gehäuseinnenraum eintretenden Leiter erzielt werden, als sie typischerweise mit einer konisch dichtenden Quetschverschraubung erreicht wird.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist innerhalb des Gehäuseinnenraums auf der Bodenplatte eine Platine aufgelegt; und zwischen Bodenplatte und Platine ist eine Graphitfolie eingelegt.
• Eine auf der Platine befestigte LED bildet eine punktförmige Wärmequelle, die typischerweise eine Betriebstemperatur von etwa 85 °C erreichen kann. Von dieser Wärmequelle geht ein Wärmeausbreitungskegel aus. Die zwischen Platine und Bodenplatte eingelegte Graphitfolie spreizt und erweitert diesen Wärmeausbreitungskegel und verbessert so die Wärmeabfuhr von der Licht emittierenden LED über die AI-Bodenplatte zu einem massiven, ebenfalls aus AI bestehenden Rücken einer Straßenleuchte.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können auf einer Platine mehrere, gruppenweise zusammengefasste Hochleistungs-EDs oder Mittelleistungs-LEDs angeordnet sein; und
  die Sekundäroptik weist ein, mit Spiegelflächen versehenen Lichtlenkelement auf, das über einer LED-Gruppe angeordnet ist und das von dieser LED-Gruppe abgestrahlte Licht mehrfach spiegelt und reflektiert.
• Das von einer LED emittierte Licht wird typischerweise in einem recht großen bzw. weiten Raumwinkelbereich von 180° abgestrahlt. An den hochglänzenden ebenen, gegenseitig versetzten Spiegelflächen des Lichtlenkelementes wird dieses Licht mehrfach reflektiert, gerichtet und gebündelt und in einem wesentlich kleineren Abstrahlwinkel abgestrahlt; es kann ein bandförmiger Lichtstrom erzeugt werden, der vorzugsweise in der Längsrichtung einen Abstrahlwinkel zwischen 120° und 150° und in der dazu orthogonalen Querrichtung einen Abstrahlwinkel von etwa 40° bis etwa 60° aufweist. Mit einem solchen Lichtstrom kann eine vorgegebene längliche Zielfläche optimal ausgeleuchtet werden kann. Eine solche Ausleuchtung ist insbesondere für eine Straßenleuchte wichtig.
• Alternativ können auf einer Platine mehrere, Hochleistungs-LEDs voneinander beabstandet angeordnet sein; und die Sekundäroptik ordnet über jeder Hochleistungs-LED ein Linsenelement an, das aus translucentem Linsenmaterial optischer Güte besteht, und das Formen und Flächen hat, an denen mehrfache Brechungen und Totalreflexionen stattfinden, um das vom Linsenelement eingefangene LED-Licht in einem bandförmigen Lichtstrom abzustrahlen.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung dieser Sekundäroptik können mehrere Linsenelemente dieser Art zu einer plattenförmigen Linsenelementgruppe zusammengefasst sein, die an der Platine abgestützt ist.
• Die Bestückung der Platine mit Linsenelementen wird vereinfacht, weil weniger separate Teile gehandhabt werden müssen. Ferner kann die Linsenelementgruppe eine zusätzliche Lichtstrahlbündelung bewirken.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses befindliche Argon-Atmosphäre 2 bis 8 Vol.-% Methan enthalten.
• Methan absorbiert und schwächt UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 110 bis 145 nm (Nanometer) (fernes UV bzw. Vakuum-UV, VUV). Der Erfinder bezeichnet einen solchen Methangehalt als „UV-Stopper“ und erwartet, dass damit eine Schädigung der im Silicon-Einkapselmaterial oder im Silicon-Linsenmaterial der LED eingeschlossenen flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), sowie eine Schädigung dieser Silicon-Einkapselmaterialien und Silicon-Linsenmaterialien durch UV-Strahlung noch weiter vermindert werden kann. Die im Verlauf einer langen Betriebsdauer einer LED zu erwartende Farbänderung des emittierten Lichtes sowie Abnahme der Lichtleistung kann gebremst werden.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zwischen Bodenplatte und Rahmen eine Klebeverbindung erzeugt, wobei als Kleber ein Zwei-Komponenten-Kleber auf Methacrylsäuremethylester-Basis eingesetzt wird, der durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation ausgehärtet wird.
• Diese radikalische Polykondensation bindet und verbraucht flüchtige Bestandteile, die anfänglich im Klebergemisch enthalten sind. Unter üblichen Betriebsbedingungen konnte keine Freisetzung von flüchtigen Bestandteilen aus der ausgehärteten Klebestelle festgestellt werden. Innerhalb einer Zeitspanne kleiner 10 min (Minuten) härtet dieser Zwei-Komponenten-Kleber aus und liefert eine belastbare Klebestelle.
• Im vorliegenden Falle ist im Randbereich der Bodenplatte eine umlaufende Stufe ausgebildet, die bei horizontaler Ausrichtung der Bodenplatte eine vertikal ausgerichtete Stufenfläche sowie eine horizontal ausgerichtete Stufenfläche hat. Auf beiden Stufenflächen wird eine Dünnschicht aus dem vorbereiteten Zwei-Komponenten-Kleber aufgebracht; anschließend wird die andere Rahmenstirnfläche (das ist die zur Deckenplatte entfernte Rahmenstirnfläche) des Rahmens enganliegend und bündig abschließend in diese Stufe eingesetzt.
• Diese doppelseitige Überlappung an orthogonal ausgerichteten Klebeflächen liefert eine besonders hohe Scherfestigkeit der Klebestelle größer 22 MPa.
• Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorzugsweise vorgesehen, dass
• - an einer der Rahmenstirnflächen des Rahmens ein umlaufender Steg einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von dieser Rahmenstirnfläche absteht;
• - die Deckenplatte an einer Hauptfläche in deren Randbereich eine umlaufende Nut aufweist; und
• - im Verlauf der Ultraschallverschweißung ein teilweises Aufschmelzen der PMMA-Materialien von Rahmen und Deckenplatte an den gegenseitigen Kontakt stellen zwischen umlaufender Nut an der Deckenplatte und umlaufendem Steg an der Rahmenstirnfläche des Rahmens stattfindet, und der Steg in diese Nut eindringt.
• Vorzugsweise wird zu dieser Ultraschallverschweißung eine groß, massiv und schwer ausgebildete Sonotrode eingesetzt, die ein Gewicht größer 8 kg aufweist und die eine rahmenförmige Aufsetzfläche hat, deren Abmessungen den Außenumfang der Deckenplatte übersteigen. Für eine rechteckige Deckenplatte mit Abmessungen von 160 x 210 mm kann vorzugsweise eine rechteckige, rahmenförmige Sonotrodenaufsetzfläche mit Abmessungen von etwa 180 x 220 mm vorgesehen werden.
• Mit einer solchen Sonotrodenausgestaltung und -geometrie kann im vorliegenden Falle die Qualität des Schweißergebnisses verbessert werden, vor allem bei kurzen Schweißzeiten kleiner 1 sec.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird dafür gesorgt, dass eine Sonotrode vor und während der Ultraschallverschweißung eine Druckkraft größer 1600 N auf die Deckenplatte ausübt; gut bewährt hat sich im konkreten Falle hier eine Druckkraft von etwa 1800 N.
• Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass einer Sonotrode mit den genannten Abmessungen zur Ausführung der Ultraschallverschweißung von einem digitalen Ultraschallgenerator erzeugter Ultraschall zugeführt wird, der eine Frequenz von 20 kHz und eine Amplitude von 25 µm hat.
• Der digitale Ultraschallgenerator erkennt die Resonanzcharakteristik der Sonotrode passt sich automatisch an deren Einschwingverhalten an und steuert die Schweißkraft, um eine gleichmäßige Fügegeschwindigkeit beim Eintreten des Stegs an der Rahmenstirnfläche in die umlaufende Nut an der Deckenplatte zu erreichen. Unter den genannten Bedingungen kann ein homogenes Aufschmelzverhalten der beiden PMMA-Materialien an den gegenseitigen Kontaktstellen zwischen umlaufender Nut an der Deckenplatte und umlaufendem Steg an der Rahmenstirnfläche erreicht werden, wenn der Steg in diese Nut eindringt. Es wird eine höhere Festigkeit und absolute Dichtheit der Schweißverbindung zwischen Rahmen und Deckenplatte erhalten.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird - nach Erzeugung und Aushärtung der Klebeverbindung am Modulgehäuse des insoweit fertiggestellten LED-Leuchtenmoduls - eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, wozu der Gasdruck im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses auf einen Wert von 100 mbar oder kleiner abgesenkt wird.
• Das Nicht-Bestehen dieser Dichtigkeitsprüfung ist ein Ausschlusskriterium; fehlerhafte Modulgehäuse können erkannt und ausgeschieden werden.
• Ferner kann das Modulgehäuse vorzugsweise vor und während der Dichtigkeitsprüfung auf eine mäßig hohe Temperatur von etwa 50 bis 80 °C erwärmt werden, und die Druckabsenkung kann eine Zeitlang durchgeführt werden.
• Mit Hilfe einer solchen Behandlung können auch hartnäckig anhaftende VOCs aus dem Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses entfernt werden. Die im Verlauf einer langen Betriebsdauer einer Hochleistungs-LED zu erwartende Farbänderung des emittierten Lichtes sowie eine Abnahme der Lichtleistung kann noch weiter gebremst werden.
• Mit der vorliegenden Erfindung kann ein LED-Leuchtenmodul mit einem solchen Modulgehäuse bereitgestellt werden, das eine Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das Modulgehäuse stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Std. (Stunde) lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar (Millibar) verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses immer noch zu wenigstens 30 Vol.-% aus Argon aus der ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.
• Damit können die, weißes Licht erzeugenden LEDs in einem erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmodul auch während einer langen Lebensdauer von wenigstens 20 Jahren unter einer schützenden Atmosphäre betrieben werden.
• Figurenliste
• Nachstehend wird die Erfindung mehr im Einzelnen anhand einer bevorzugten Ausführungsform mit Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert; die Letzteren zeigen mit:
• 1 anhand einer Schrägbild-Explosionsdarstellung die drei wesentlichen, das Modulgehäuse des LED-Leuchtenmoduls bildenden Komponenten, nämlich die Bodenplatte, den Rahmen und die Deckenplatte;
• 2a und 2b in einer je deutlich vergrößerten Darstellung Details an dem Rahmen und an der Deckenplatte, die für die Durchführung der Ultraschallschweißung wichtig sind;
• 3a in einer schematischen Darstellung eine beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Ultraschall-Schweißmaschine;
• 3b die Ultraschall-Schweißmaschine nach 3a, wobei die Sonotrode auf die Deckenplatte aufgesetzt ist;
• 3c in einer Schrägbilddarstellung die Sonotrode beabstandet zur Deckenplatte, die ihrerseits in einem Bett auf einem Tisch der Ultraschall-Schweißmaschine angeordnet ist;
• 3d in einer Schrägbilddarstellung ein Blick auf die Unterseite der Sonotrode, wobei die rahmenartige Aufsetzfläche der Sonotrode zu erkennen ist;
• 4 anhand einer Schrägbilddarstellung die aus Deckenplatte und Rahmen bestehende Haube, die nach der Ultraschallverweißung erhalten wird;
• 5 anhand einer Schrägbilddarstellung, vergrößert und schematisch eine mit mehreren elektrischen Leitern bestückte Leiterdurchführung, die in eine Bohrung in einer Seitenwand des Rahmens einsetzbar ist;
• 6 anhand einer Schrägbilddarstellung eine mit mehreren Hochleistungs-LEDs bestückte Platine, die auf der Bodenplatte angeordnet und dort befestigt ist;
• 7 anhand einer Schrägbilddarstellung Bodenplatte mit Platine nach 6, wobei über einer Gruppe aus je drei LEDs je ein Lichtlenkelement angeordnet ist, das die hier vorgesehene Sekundäroptik andeutet;
• 8a anhand einer Schrägbilddarstellung Bodenplatte mit Platine nach 6, wobei über drei einzelnen und voneinander beabstandeten LEDs je ein Linsen element angeordnet ist, um die hier vorgesehene alternative Sekundäroptik anzudeuten;
• 8b anhand einer Schrägbilddarstellung das in 8a angedeutete, aus translucentem Linsenmaterial optischer Güte bestehende Linsenelement;
• 9 in einer Schrägbilddarstellung ein erfindungsgemäßes LED-Leuchtenmodul;
• Fig. 10 fünf Spektren von, im Innenraum des Modulgehäuses befindlichen Gaszusammensetzungen, die unterschiedliche Anteile an Argon (Ar) enthalten;
• Fig. 11 fünf Spektren von, im Innenraum des Modulgehäuses befindlichen Gaszusammensetzungen, die an verschiedenen Tagen im Verlauf einer 46-wöchigen beschleunigten Alterungsbehandlung des Modulgehäuses aufgenommen worden sind; und
• 12 anhand einer graphischen Darstellung die - hier unter den genannten Voraussetzungen - zu erwartende Abnahme des Ar-Gehaltes der im Innenraum eines Modulgehäuses enthaltenen Gaszusammensetzung während der zu erwartenden Lebensdauer des LED-Leuchtenmoduls.
• Das Gehäuse 5 des LED-Leuchtenmoduls besteht aus drei wesentlichen Bestandteilen, nämlich der Bodenplatte 10, dem Rahmen 20 und der Deckenplatte 30. Vorzugsweise ist eine im Wesentlichen rechteckige Bodenplatte 10 aus Aluminium (Al) oder Al-Legierung vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführungsform der Bodenplatte 10 hat eine Länge von 210 mm und eine Breite von 160 mm. Die Eckenbereiche der Bodenplatte 10 sind abgerundet. Im Randbereich der Bodenplatte ist eine umlaufende Stufe 12 ausgebildet, die bei horizontaler Ausrichtung der Bodenplatte 10 eine vertikal ausgerichtete Stufenfläche 13 und eine horizontal ausgerichtete Stufenfläche 14 hat. Diese Stufe 12 hat solche Abmessungen, dass eine Stirnfläche 25 des Rahmens 20 in diese Stufe 12 eng anliegend und bündig abschließend eingesetzt werden kann. Innerhalb dieser Stufe 12 hat die bevorzugte Ausführungsform der Bodenplatte 10 eine Dicke bzw. Stärke von etwa 10 mm. Im Zentrum des dickeren Abschnittes der Bodenplatte 10 sind einige, mit einem Innengewinde versehene Sackbohrungen 11 ausgebildet, in welche Schrauben einführbar sind, mit denen später eine Platine an der Bodenplatte 10 befestigt wird. An der Stufenfläche 14 der Stufe 12 sind an den beiden kürzeren Seiten der Bodenplatte 10 einstückig je zwei Laschen 15 und 15' sowie 16 und 16' angeformt, in denen je eine Bohrung 17 ausgespart, durch die später je eine Schraube geführt werden kann, mit denen das LED-Leuchtenmodul über diese Bodenplatte 10 an der Innenseite des massiven Rückens einer Straßenleuchte angeschraubt werden kann. In zwei diagonal gegenüber angeordneten Eckenbereichen der Bodenplatte 10 ist je eine, mit einem Innengewinde versehene Bohrung 18 bzw. 18' ausgespart. Diese Bohrungen 18 und 18' können später mit einer angepassten, mit einer Dichtung versehenen Schraube verschlossen werden.
• Der Rahmen 20 bildet ein einstückiges geschlossenes Bauteil, das in die Stufe 12 an der Bodenplatte 10 eingesetzt werden kann. Eine bevorzugte Ausführungsform des Rahmens 20 hat eine Wandstärke von 4 mm und eine Höhe von 30 mm. Der Rahmen 20 kann typischerweise im Spritzgussverfahren aus vorgegebenem Granulat erzeugt werden. Der Rahmen 20 besteht aus einem PMMA-Material. PMMA steht für Polymethylmethacrylat. Geeignete, granulatförmige Polymethylmethacrylate können im Fachhandel bezogen werden. Typische Anbieter in Europa sind die Firmen der ALTUGLAS INTERNATIONAL GROUP, beispielsweise in 97100 Bronderslev, Dänemark oder in 59700 Marcq-en-Baroel, Frankreich. Es können gezielt ausgewählte und bestimmte PMMA-Sorten beschafft werden, die hohe Kratzfestigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe Witterungsbeständigkeit und/oder eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen. Erfindungsgemäß ist der Rahmen 20 im Spritzgussverfahren aus einem granulatförmigen PMMA-Material erzeugt worden, das von CHI MEI CORPORATION, San Chia, Jen Te District, Tainan City, TAIWAN unter der Handelsbezeichnung PMMA ACRYLEX vertrieben wird. Dieses PMMA-Material weist eine Dichte von 1,19 g/cm³, eine Zugfestigkeit von 67 MPa und eine Vicat-Erweichungstemperatur von 107 °C auf. Das Material ist in einer, mit weißem Pigment undurchsichtig eingefärbter Form verfügbar. Das ACRYLEX PMMA Material ist in Form eines Granulats erhältlich, das in eine mittlere Korngöße von 3 mm aufweist. Das Granulat wird auf eine Temperatur von etwa 220 °C erwärmt und bildet dabei eine mittelviskose Schmelze. Diese Schmelze wird unter einem Druck von etwa 700 bar zu einem rahmenähnlichen Spritzgusskörper verarbeitet. Nach der Abkühlung wird an diesem Körper eine Feinbearbeitung vorgenommen, um einen Rahmen 20 zu erhalten der abgerundete Eckenbereiche und gebrochene Kanten hat und der eine glatte, weiße, glänzende Oberfläche aufweist.
• Wie insbesondere 6 zeigt, können am Innenumfang des Rahmens 20 einstückig flächige Sichtblenden 22 und 23 angeformt sein, welche elektronische Bauelemente und andere Schaltungseinrichtungen auf einer innerhalb des LED-Leuchtenmoduls befindlichen Platine abdecken. Im freien Raum zwischen den beiden Sichtblenden 22 und 23 sind dann lediglich Komponenten der dort befindlichen Sekundäroptik sichtbar und zu erkennen, die über den LEDs oder LED-Gruppen auf der Platine angeordnet sind (vgl. 9). In einer Seitenwand, vorzugsweise einer kürzeren Seitenwand des Rahmens 20 ist eine Aussparung ausgebildet, beispielsweise eine, mit einem Innengewinde versehene Bohrung 24, in welche später das Rohr einer konisch dichtenden Quetschverschraubung oder die Schraubhülse 52 einer Leiterdurchführung 50 einschraubbar ist, durch welche elektrische Leitungen zur Versorgung der Elektronik und der LEDs innerhalb des LED-Leuchtenmoduls geführt werden.
• Der Rahmen 20 hat eine Rahmenstirnfläche 25, die in die Stufe 12 an der Bodenplatte 10 einsetzbar ist und eine weitere, gegenüber liegende Rahmenstirnfläche 26, auf welcher später die Deckenplatte 30 aufliegt. Wie insbesondere aus den 2a und 2b ersichtlich, ist auf der gegenüberliegenden Rahmenstirnfläche 26 einstückig ein umlaufender, vertikal in Richtung der Rahmenhöhe abstehender Steg 28 einstückig angeformt. Dieser Steg 28 kann vorzugsweise eine Dicke/Stärke von 1 mm und eine Höhe von etwa 1,4 mm aufweisen. Die Eckenbereiche des Rahmens 20 sind abgerundet, so dass auf dieser Rahmenstirnfläche 26 ein ununterbrochener, vertikal abstehender Steg 28 ausgebildet sein kann. Dieser Steg 28 dringt im Verlauf der Ultraschallverschweißung in eine passende umlaufende Nut 38 ein, die im Randbereich der Deckenplatte 30 ausgebildet ist.
• Die Deckenplatte 30 besteht aus einem transparenten und weitgehend UV-undurchlässigem oder UV-undurchlässigem PMMA-Material. UV-undurchlässig meint hier, dass mehr als 99 % der einfallenden UV-Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner/gleich 400 nm absorbiert und blockiert wird. Transparentes plattenförmiges PMMA-Material wird in Europa auch als Acrylglas oder Plexiglas bezeichnet; PLEXIGLAS® ist eine eingetragene Marke der Evonik Röhm GmbH, 64293 Darmstadt, Deutschland. Transparente und weitgehend UV-undurchlässige oder UV-undurchlässige Massivplatten aus PMMA-Material bzw. Plexiglas® sind in Schichtdicken von 2 mm oder 3 mm handelsüblich verfügbar. In Europa werden solche PMMA-Platten vor allem von Evonik Industries AG, 64293 Darmstadt, Deutschland, und deren Tochterfirma Evonik Röhm GmbH, sowie von zahlreichen PLEXIGLAS® Vertriebspartnern angeboten. Ein UV-undurchlässiges Produkt wird unter der Handelsbezeichnung PLEXIGLAS® XT - UV 100 angeboten; „XT“ steht für extrudiertes Material; „UV 100“ bedeutet, dass das Produkt bei einer Plattendicke von 3 mm einen UV-Schutz von wenigstens 99,7 % gewährleistet. Das Produkt „PLEXIGLAS® UV 100 HC“ weist zusätzlich eine besonders hohe Kratzfestigkeit auf.
• Weitere geeignete, transparente und weitgehend UV-undurchlässige oder UV-undurchlässige Acrylglasplatten werden unter den Handelsbezeichnungen PERSPEX® VA und PERSPEX® VE handelsüblich angeboten; PERSPEX® ist eine eingetragene Marke der Lucite International, ein Mitglied der Mitsubishi Rayon Group, Japan. PERSPEX® Produkte bestehen aus gegossenem Acrylglas und werden in Europa von PERSPEX Distribution Ltd. angeboten, beispielsweise von der Filiale in Blackburn, Lancashire BB1 2QE, England. PERSPEX® VA eignet sich für Anwendungen, bei denen eine minimale UV-Lichtdurchlässigkeit gefordert wird. Transparentes (clear) PERSPEX® VE blockt UV-Strahlung bereits im Wellenlängenbereich von 420 bis 400 nm; PERSPEX® VE absorbiert 99,99 % des einfallenden UV-Lichtes unter 400 nm. Transparentes PERSPEX® VA ist standardmäßig in Schichtdicken von 4 mm oder 5 mm erhältlich und kann bei Bedarf auch mit einer Schichtdicke von 3 mm erhalten werden.
• Die vorstehend genannten, transparenten und weitgehend UV-undurchlässigen oder UV-undurchlässigen Acrylglasplatten weisen ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit mit einer Transmission bis zu 92 %, eine sehr hohe Witterungsbeständigkeit, hohe Oberflächenhärte und hohe Langlebigkeit auf; EVONIK garantiert für seine transparenten PLEXIGLAS® Massivplatten 30 Jahre lang keine Vergilbung und höchste Lichtdurchlässigkeit. Derartige PMMA-Materialien sind daher hervorragend für die erfindungsgemäße Deckenplatte 30 geeignet.
• Die erfindungsgemäße Deckenplatte 30 hat vorzugsweise eine Plattendicke von 3 mm und wird aus einer der vorstehend genannten handelsüblich verfügbaren Acrylglasplatten ausgeschnitten. Die Deckenplatte 30 hat zwei Hauptflächen 32 und 34, wobei die Hauptfläche 32 am Modulgehäuse nach innen zeigt. Typischerweise sind beide Oberflächen dieser Hauptflächen 32 und 34 bei handelsüblich verfügbaren Acrylglasplatten mit je einer Schutzfolie versehen. Es werden Abmessungen der Deckenplatte 30 vorgesehen, welche die Außenabmessungen des Rahmens 20 um 2 bis 3 mm übersteigen. Von der einen Plattenoberfläche 32 wird diese Schutzfolie entfernt, und im Randbereich dieser einen Hauptfläche 32 der Deckenplatte 30 wird eine umlaufende Nut 38 ausgespart, die mit dem umlaufenden Steg 28 an der Rahmenstirnfläche 26 des Rahmens 20 korrespondiert.
• Die so vorbereitete Deckenplatte 30 wird mittels Ultraschallverschweißung mit der Rahmenstirnfläche 26 des Rahmens 20 verbunden. Dies kann mit Hilfe einer Ultraschall-Schweißmaschine 40 erfolgen, die schematisch mit 3a, 3b, 3c und 3d dargestellt ist. Innerhalb eines Maschinengehäuses 41 befindet sich eine - nicht erkennbare - pneumatisch betätigte Kolben/Zylinder-Anordnung, die mit einem elektrischen Antrieb kombiniert ist. Die resultierende HMC Servopneumatik (HMC steht für High Motion Control) ermöglicht Kraft- und Positionsregelungen der Kolbenstange 43 mit höchster Wiederholgenauigkeit bei prozessoptimierter Verfahrensgeschwindigkeit; auch große Schweißkräfte sind so stets kontrollierbar und reproduzierbar. Am freien Ende der Kolbenstange 43 ist eine Sonotrode 44 befestigt, die mit Hilfe der Kolbenstange 43 in vertikaler Richtung verstellbar ist. Ersichtlich ist diese Sonotrode 44 groß, massiv und schwer ausgebildet, bildet im Wesentlichen einen quaderförmigen Körper und hat ein Gewicht größer 8 kg, im vorliegenden Falle beispielswiese ein Gewicht von 10,4 kg. Wie 3d zeigt, hat diese Sonotrode 44 hat an ihrer Unterseite eine etwa 20 mm breite, rahmenartige Aufsetzfläche 45, deren Außenabmessungen den Außenumfang der Deckenplatte 30 übersteigen. Im Falle einer rechteckigen Deckenplatte 30 mit Abmessungen von 160 x 210 mm hat die rahmenartige Aufsetzfläche 45 vorzugsweise Außenabmessungen von 180 x 220 mm. Innerhalb der Aufsetzfläche 45 ist der Körper der Sonotrode 44 um einige mm zurückgenommen. Die Energieeinleitung in die Deckenplatte 30 erfolgt über diese rahmenartige Aufsetzfläche 45. Die Höhe der massiven, im Wesentlichen quaderförmigen Sonotrode 44 kann beispielsweise etwa 100 mm betragen. Diese Ultraschall-Schweißmaschine 40 ist ferner mit einem Touchscreen 46 ausgerüstet, über den Befehle zum Betrieb der Ultraschall-Schweißmaschine 40 eingebbar sind, und auf dem Funktionsabläufe eines aktuellen Schweißvorganges darstellbar sind. Eine Ultraschall-Schweißmaschine dieser Art kann von Herrmann Ultraschalltechnik GmbH & Co. KG, 76307 Karlsbad, Deutschland, bezogen werden.
• Der Ultraschall-Schweißmaschine 40 ist ein Tisch 47 zugeordnet auf der sich ein, von Eckprofilen 48 begrenztes Bett 49 zur präzisen Halterung des Rahmen 20 befindet. In dieses Bett 49 wird der Rahmen 20 so eingesetzt, dass dessen Rahmenstirnfläche 26 auf die Sonotrode 44 zu zeigt. Auf dem in das Bett 49 eingesetzten Rahmen 20 wird die vorbereitete Deckenplatte 30 so aufgelegt, dass deren Hauptfläche 32 auf den Tisch 47 zu zeigt, und die in dieser Hauptfläche 32 ausgesparte umlaufende Nut 38 mit dem umlaufenden Steg 28 an der Stirnfläche 26 des in das Bett 49 eingesetzten Rahmens 20 fluchtet.
• Zur Durchführung der Ultraschallverschweißung wird die Kolbenstange 43 abgesenkt, bis die Aufsetzfläche 45 der Sonotrode 44 auf der zugewandten Hauptfläche 34 der Deckenplatte 30 passgenau aufsetzt. Es wird mechanischer Druck aufgebaut. Die Sonotrode 44 übt schließlich eine Druckkraft größer 1600 N, im vorliegenden Falle beispielsweise eine Druckkraft von 1800 N auf die Deckenplatte 30 aus. Von einem digitalen Ultraschallgenerator wird Ultraschall erzeugt, der bei einer Frequenz von 20 kHz eine Amplitude von 25 µm (Mikrometer) hat. Dieser Ultraschall wird der Sonotrode 44 zugeführt und regt diese zu entsprechenden Eigenschwingungen an. Die unter diesen Bedingungen von der schwingenden Sonotrode 44 auf die Deckenplatte 30 übertragene Energie bewirkt ein teilweises Aufschmelzen der PMMA-Materialien an den gegenseitigen Kontaktstellen zwischen Nut 38 und Steg 28. Sonotrode 44 und Deckenplatte 30 werden weiter abgesenkt, bis die Verstellung der Sonotrode 44 einen unteren Fixpunkt erreicht. hat. Die Dauer der Ultrallschalleinwirkung dauert nur etwa 0,068 bis etwa 1 sec (Sekunde). Diese Ultraschallverschweißung erzeugt eine hermetisch dichte Verbindung zwischen Deckenplatte 30 und Rahmen 20. Ein gesamter Arbeitszyklus, einschließlich Einsetzen des Rahmens 20 in das Bett 49, Auflegen der Deckenplatte 30, Absenken und Aufsetzen den Sonotrode 44, Ultraschalleinwirkung, Anheben der Sonotrode 44 und Entnahme der aus Rahmen 20 und Deckenplatte 30 gebildeten Haube 3 aus dem Bett 49 kann in einer Zeitspanne kleiner 60 sec durchgeführt werden. An der so erhaltenen Haube 3 wird der überstehende Randabschnitt der Deckenplatte 30 abgefräst, und die resultierende, umlaufende Kante wird abgerundet.
• Danach wird eine mit 4 dargestellte Haube 3 erhalten, die aus Rahmen 20 und Deckenplatte 30 besteht, wobei die Deckenplatte 30 mittels Ultraschallverschweißung hermetisch dicht mit dem Rahmen 20 verbunden worden ist. An die Innenflächen des Rahmens 20 sind einstückig Sichtblenden 22 und 23 angeformt.
• Am fertigen LED-Leuchtenmodul gibt es Leiter, die gasdicht durch das Modulgehäuse hindurchführen sollen, und über die innerhalb des Modulgehäuses befindliche Elektronik und LEDs leitungsgebunden mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgt werden.
• Nach einer Alternative kann in eine Gehäusewand eine konisch dichtende Quetschverschraubung eingesetzt sein, die ein mit einem Außengewinde versehenes Rohr hat, das in ein Innengewinde in der Gehäusewand einschraubbar ist und dann mit einer auf das Außengewinde aufgeschraubten Mutter gesichert wird. In das Rohr ist ein Klemmkonus mit Einlegering einsetzbar. Durch dieses Rohr und durch den Klemmkonus mit Einlegering wird ein mit einer Kabelisolierung versehenes Kabel geführt, das seinerseits mehrere isolierte Leiter bzw. Adern enthält. Durch Aufschrauben einer Überwurfmutter auf das Außengewinde wird einerseits der Klemmkonus gegen das Rohr gepresst und andererseits der Innenumfang von Klemmkonus und Einlegering gegen die Kabelisolierung gepresst, um das Kabel Gas dicht abgedichtet durch die Gehäusewand zu führen. Eine solche Quetschverschraubung kann metallisch oder aus Kunststoffteilen ausgeführt sein.
• Innerhalb eines mehradrigen Kabels sind die einzelnen Adern wechselseitig verschieblich gehalten, um eine Biegsamkeit des gesamten Kabels zu gewährleisten. Es wird schwierig, mit einer konisch dichtenden Quetschverschraubung eine hinreichende Langzeitdichtigkeit zu erzielen, wenn mehr als drei oder vier einzelne Adern im mehradrigen Kabel vorhanden sind.
• Zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der Elektronik und der LEDs innerhalb des erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls sind vorzugsweise vorgesehen:
• - zwei Betriebsstrom führende Leiter;
• - zwei bis vier Signalspannungen führende Leiter; und
• - ein oder zwei als Koaxialkabel ausgebildete Hochfrequenzleiter zum Austausch von HF-Signalen, beispielsweise bei 2,4 gigaHz, mit der äußeren Umgebung.
• Um alle diese Leiter hermetisch dicht durch eine Seitenwand des Rahmens 20 hindurchzuführen, ist erfindungsgemäß vorzugsweise eine sogenannte Leiterdurchführung vorgesehen. Eine mit 5 dargestellte Leiterdurchführung 50 ist ein Bauteil, das eine metallische Schraubhülse 52 oder Steckhülse aufweist, deren lichte Weite mit einem Werkstoff 54 ausgefüllt ist, in welche die vorstehend genannten Leiter als einzelne voneinander beabstandete Adern 55 eingegossen sind. Jede einzelne Ader 55 besteht aus einem Leiter 57, der mit einer eigenen Isolierung 58 versehen sein kann; der Werkstoff 54 ist an das Aderisoliermaterial 58 angepasst. Ohne darauf beschränkt zu sein, kann als Werkstoff 54 beispielsweise ein Epoxidharz, ein Polyamid oder ein Silikonharz in Betracht kommen.
• In 5 sind - aus Gründen einer einfacheren Darstellung - lediglich fünf Adern 55 dargestellt; die Erfindung ist darauf nicht beschränkt; es können auch mehr Adern vorgesehen werden, beispielsweise bis zu 10 bis 12 Adern. Neben einfachen Adern, die aus einem an die Funktion angepassten Leiter 57 mit Isolierung 58 bestehen, können zusätzlich ein oder zwei - nicht dargestellte - Koaxialkabel vorgesehen werden. Ein Koaxialkabel kann als solches dicht in den Werkstoff 54 eingegossen sein; alternativ können der Innenleiter und ein die Schirmung kontaktierender Leiter getrennt und voneinander beabstandet durch den Werkstoff 54 der Leiterdurchführung 50 geführt sein. Die Längen dieser Adern sind je nach Anwendungsfall ausgeführt. Im Inneren des Modulgehäuses sind diese Adern direkt an den jeweiligen elektrischen Verbraucher angeschlossen. Die Einschraubtiefe der Schraubhülse 52 bzw. die Spaltlänge der Steckhülse wird nach vorgegebenen, die Dichtigkeit und Explosionssicherheit des Gehäuses gewährleistenden Vorschriften gewählt. Derartige Leiterdurchführungen 50 werden beispielsweise zur explosionssicheren Ausrüstung von Gehäusen und Geräten eingesetzt. Derartige Leiterdurchführungen 50 ermöglichen eine platzsparende Bauweise durch Konzentration vieler Adern innerhalb einer Hülse; es ist nur eine einzige Bohrung in der Rahmenseitenwand erforderlich. Leiterdurchführungen dieser Art sind handelsüblich verfügbar und werden beispielsweise von BARTEC GmbH, 97980 Bad Mergentheim, Deutschland angeboten.
• Es wird eine Platine 70 vorbereitet, auf der eine Anzahl LEDs 72 befestigt ist. Diese Platine 70 kann aus einer 1,5 mm starken AI-Platte bestehen, auf der sich eine isolierende Beschichtung befindet, auf der die Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung aufgebracht werden; diese AI-Platte kann beispielsweise Abmessungen von 140 mm x 120 mm aufweisen.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können verschiedene, je handelsüblich verfügbare LEDs eingesetzt werden; beispielsweise
• - Hochleistungs-LEDs, die bei einer Flußspannung von etwa 2,8 bis etwa 3,0 Volt betrieben werden und dann einen Betriebsstrom von etwa 350 bis etwa 700 mA ziehen; derartige Hochleistungs-LEDs sind mit oder ohne Linse aus Silicon-Material auf der Silicon-Einkapselschieht verfügbar; derartige Hochleistungs-LEDs werden beispielsweise von Cree Inc., Durham, NC 27703, USA unter den Handelsbezeichnungen MX-6 (ohne Silicon-Linse, Betriebsstrom 350 mA) oder XP-E sowie XT-E (mit Silicon-Linse, Betriebsstrom 700 mA) vertrieben;
• - Mittelleistungs-LEDs, die bei einer Flußspannung von etwa 2,7 bis etwa 2,9 Volt betrieben werden und dann einen Betriebsstrom von etwa 50 bis etwa 180 mA ziehen; derartige Mittelleistungs-LEDs (Middle Power LEDs) werden beispielsweise von Samsungs Electronics Co., Ltd., Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-711 KOREA unter der Handelsbezeichnung LM101A vertrieben.
• In den Katalogen der Hersteller und Anbieter werden diese LEDs für verschiedene Farbtemperaturen angeboten, beispielsweise von Cree für Hochleistungs-LEDs aus der XT-E-Serie mit Farbtemperaturen von 7000 bis 2200 Kelvin, oder beispielsweise von Samsung für Mittelleistungs-LEDs aus der LM101A-Serie mit Farbtemperaturen von 6500 bis 2700 Kelvin.
• Auf einer, mit 6 dargestellten Platine 70 mit den oben angegebenen Abmessungen können beispielsweise in Gruppen von je 5 LEDs bis zu 30 Hochleistungs-LEDs angeordnet sein. Bei Verwendung von Mittelleitungs-LEDs können mehrere Einhundert Mittelleistungs-LEDs auf einer solchen Platine 70 vorgesehen werden. Ferner werden auf der Platine die dem Fachmann geläufigen elektrischen und elektronischen Bauelemente und Komponenten zu Betrieb, Steuerung und Kontrolle der LEDs 72 aufgebracht; zu diesen Bauelementen und Komponenten gehören insbesondere Brückengleichrichter, Treiberschaltungs-Chips, Varistoren, Ohm'sche Widerstände, Keramik-Kondensatoren und so weiter, sowie Hülsen für arretierbare Steckverbinderanschlüsse; diese pauschal mit dem Bezugszeichen 74 angedeuteten Bauelemente und Komponenten sind typischerweise für die Oberflächenmontage (SMD-Technik) ausgelegt.
• Nachdem auf der Platine 70 die erforderlichen Leiterbahnen aufgebracht worden sind, und die Platine 70 mit elektrischen und elektronischen Bauelementen und Komponenten 74 sowie mit den LEDs 72 bestückt worden ist, und die notwendigen Verknüpfungen erzeugt worden sind, wird die fertig bestückte Platine 70 auf die Bodenplatte 10 aufgesetzt. Zwischen Platine 70 und Bodenplatte 10 wird vorzugsweise eine - nicht dargestellte - Graphitfolie eingelegt. Eine solche Graphitfolie spreizt und erweitert einen von der LED als punktförmiger Wärmequelle ausgehenden Wärmeausbreitungskegel, um so die Wärmeabfuhr von der LED über die AI-Bodenplatte zum massiven, ebenfalls aus AI bestehenden Rücken der Straßenleuchte zu verbessern. Die fertig bestückte Platine 70 wird mit Hilfe von Schrauben 76 an der Bodenplatte 10 befestigt; diese Schrauben 76 werden in die Sackbohrungen 11 eingeschraubt, die in der Bodenplatte 10 ausgebildet sind.
• An der soweit fertiggestellten und bestückten Platine wird über je einer Gruppe aus gruppenweise zusammengefassten LEDs je ein Element einer Sekundäroptik angebracht. Eine LED strahlt das emittierte Licht typischerweise in einem recht großen Raumwinkelbereich von bis zu 180° ab. Die Sekundäroptik dient dazu, dieses Licht zusammenzufassen, zu richten und zu bündeln, um einen Lichtstrom mit einem deutlich kleineren Abstrahlwinkel durch die transparente Deckenplatte 30 hindurch nach draußen zu schicken. Im Falle der vorstehend beschriebenen Platine 70 kann dieses Sekundäroptikelement beispielsweise aus einem mit 7 dargestellten Lichtlenkelement 80 bestehen; über jeder LED-Gruppe ist ein solches Lichtlenkelement 80 angeordnet, wobei in 7 - aus Gründen der Übersichtlichkeit - lediglich drei Lichtlenkelemente 80 angedeutet sind.
• Das hier dargestellte Lichtlenkelement 80 bildet eine einstückige, aus miteinander verbundenen dünnen, etwa 1,3 bis 1,8 mm starken Wandabschnitten gebildete, im Wesentlichen quaderförmige Struktur, die eine Höhe von etwa 20 mm hat. Die Wandabschnitte bestehen aus einem harten Werkstoff, der allseitig metallisiert ist. Eine rechteckige Deckenwand 81 ist mit zwei Seitenstreifen 83' und 83" verbunden, an deren Enden Zapfen angeformt sind, die in miteinander fluchtende Bohrungen in der Platine 70 und in der AI-Bodenwand 10 einführbar sind, um das, auf die Platine 70 aufgesetzte Lichtlenkelement 80 formschlüssig zu halten. In der Deckenwand 81 sind zwei Herzhälften-förmige und voneinander weg weisende Aussparungen 82' und 82" ausgebildet. An den Rändern dieser Aussparungen 82' und 82" sowie an den Rändern der angrenzenden Seitenstreifen 83' und 83" ist je eine Hülse 85' und 85" angesetzt, die aus einer Anzahl ebener, schräg gestellter und winkelförmig aneinander stoßender Hülsenflächen gebildet ist. In einem Mittelbereich durchdringen sich beide Hülsen 85' und 85", und dort sind die Hülsenflächenabschnitte ausgeschnitten und entfernt. Diese Hülsenflächen sind hochglänzend und spiegelnd beschichtet. Alle Hülsenflächen haben eine gemeinsame, aus zwei kranzförmigen Hälften gebildete Stirnfläche 86, die auf der Platine 70 aufliegt. Innerhalb jeder kranzförmigen Hülsen-Stirnflächen-Hälfte sind auf der Platine 70 drei Hochleistungs-LEDs angeordnet, die über ihrer ebenen Schicht aus Silicon-Einkapselmaterial eine Kuppel, Linse oder Dom aus farblosem Silicon-Material aufweisen. Die hochglänzend polierten Hülsenflächen spiegeln, richten und bündeln das von diesen LEDs emittierte Licht zu einem bandförmigen Lichtstrom, dessen Längsrichtung parallel zu den Modulgehäuse-Längsseiten ausgerichtet ist. Es kann ein relativ schmaler bandförmiger Lichtstrom erhalten werden, der in der Längsrichtung einen Abstrahlwinkel zwischen 120° und 150° und in der dazu orthogonalen Querrichtung einen Abstrahlwinkel von etwa 40° bis etwa 60° aufweist.
• 8a zeigt eine alternative, auf einer Bodenplatte 10 angebrachte Platine 90, auf der in zwei Reihen mehrere, insbesondere je vier, voneinander beabstandete Hochleistungs-LEDs 91 angeordnet sind; auch diese Hochleistungs-LEDs 91 weisen über ihrer ebenen Schicht aus Silicon-Einkapselmaterial eine Kuppel, Linse oder Dom 92 aus farblosem Silicon-Material auf. In diesem Falle ist ein alternatives Sekundäroptikelement vorgesehen, nämlich ein Linsenelement 95, das über jeder LED 91 angeordnet ist; in 8a sind lediglich drei Linsenelemente 95 angedeutet; 8b zeigt ein solches Linsenelement 95 in realer Größe.
• Das Linsenelement 95 (Linse bezieht sich hier auf optische Linsen, die zur Lichtbrechung eingesetzt werden) besteht aus translucentem Linsenmaterial, beispielsweise aus Hochleistungs-PMMA-Material optischer Güte und hat einen quadratischen Rahmen 96, an den einstückig eine Kuppel 98 angesetzt ist. Der Rahmen 96 kann beispielsweise Abmessungen von 25 x 25 mm haben, liegt auf der Platine 90 auf und ist dort mittels Schrauben oder Stiften befestigt ist. An dem Rahmen 96 ist einstückig eine Kuppel 96 angeformt, die beispielsweise eine Höhe von 8 mm haben kann. Die LED 91 sitzt zentral innerhalb des Rahmens 96 unterhalb der Kuppel 98. Die Kuppel 98 hat komplizierte Formen und Flächen, an denen mehrfache Brechungen und Totalreflexionen des von der LED 91 emittierten Lichts stattfinden, um einen relativ schmalen, bandförmigen Lichtstrom abzustrahlen dessen Länge größer ist als dessen Breite. Derartige Linsenelemente sind handelsüblich verfügbar; das hier dargestellte Linsenelement 95 wird beispielsweise von Ledil Oy, 24240 SAL.O., Finnland im Rahmen von deren Strada-SQ-Serien vertrieben.
• Anstelle der hier dargestellten, einzelnen und voneinander beabstandeten Linsenelemente 95 können mehrere Linsenelemente dieser Art zu einer plattenförmigen Linsenelementgruppe zusammengefasst sein, die an einer Platine abgestützt ist und mehrere LEDs überdeckt.
• Nachdem die fertig bestückte Platine 70 oder 90 auf die Bodenplatte 10 aufgesetzt und daran befestigt worden ist, und auf dieser Platine 70 oder 90 gegebenenfalls die erforderliche Anzahl Lichtlenkelemente 80 oder Linsenelemente 95 oder platennförmige Linsenelementgruppen aufgebracht und daran befestigt worden ist, wird die nach der Ultraschallverschweißung erhaltene Haube 3 aus Deckenplatte 30 und Rahmen 20 auf die umlaufende Stufe 12 im Randbereich der Bodenplatte 10 aufgesetzt und dort gasdicht mit der Bodenplatte 10 verbunden. Es wird eine Klebeverbindung mit einem Kleber erzeugt, bei dem die Gefahr einer späteren Freisetzung, Ausgasung oder Ausdünstung von nicht-kompatiblen flüchtigen, organischen Verbindungen, sogenannten VOCs, minimal ist. Bekanntlich sind hier die häufig eingesetzten einfachen Cyanoacrylat-Kleber, wie etwa „Superglue“, weniger geeignet.
• Erfindungsgemäß wird die Klebeverbindung zwischen dem aus PMMA-Material bestehenden Rahmen 20 und der AI-Bodenplatte 10 mit Hilfe eines Zwei-Komponenten-Klebers auf Methacrylsäuremethylester-Basis erzeugt, der durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation ausgehärtet wird. Typischerweise wird auf zehn Vol.-Teile Methacrylsäuremethylester-A-Komponente ein Vol.-Teil Peroxid-B-Komponente eingesetzt. Beide Komponenten stehen in der Farbe „creme-weiß“ zur Verfügung. Es können UV-stabile Weiß-Pigmente vorgesehen werden, um UV-Beständigkeit und dauerhafte Vergilbungsfestigkeit der Klebestelle zu gewährleisten. Zwei-Komponenten-Kleber dieser Art stehen handelsüblich zur Verfügung und werden beispielsweise von Engineered Bonding Solutions, LLC:, Titusville, FL 32796 USA, sowie in Deutschland von Adchem GmbH, 90530 Wendelstein unter der Handelsbezeichnung ACRALOCK® (ACRALOCK® ist eine eingetragene Marke der ESB) SA10 LV-SERIE vertrieben. Erfindungsgemäß wird hier bevorzugt das Produkt ACRALOCK SA 10-05 BLK eingesetzt.
• Nach etwa 4 bis 10 min langem Vermischen der beiden Komponenten A und B (Topfzeit) ist der Kleber einsatzbereit. Das Vermischen und Aufbringen kann bei Raumtemperatur (ca. 25 °C) durchgeführt werden. Das Vermischen und Aufbringen kann mit Hilfe eines transportablen Applikators erfolgen, der umfasst:
• - je eine Kartusche für die Komponente A (400 ml) und die Komponente B (50 ml);
• - einen Statikmischer und
• - eine, an eine Druckluftquelle angeschlossene 2-Komponenten-Pistole.
• Mit Hilfe der 2-Komponenten-Pistole wird das vorbereitete Klebergemisch auf beide Stufenflächen 13 und 14 der umlaufenden Stufe 12 im Randbereich der AI-Bodenplatte 10 aufgesprüht. Ein Dünnschicht-Auftrag ist ausreichend. Das Klebergemisch ist äußerst zäh und läuft von der vertikal gehaltenen Stufenfläche 13 nicht ab. In die mit einer Dünnschicht aus Klebergemisch beaufschlagte Stufe 12 an der AI-Bodenplatte 10 wird die Rahmenstirnfläche 25 des Rahmens 20 eng anliegend und bündig abschließend eingesetzt. Es hat sich bewährt, wenn auf der Deckenplatte 30 anschließend ein 5 bis 10 kg schweres Gewicht aufgelegt wird, und die gesamte Anordnung anschließend 2 bis 6 Stunden lang ruhig stehen bleibt. Dann kann das so fertiggestellte LED-Leuchtenmodul der weiteren Bearbeitung zugeführt werden.
• Als nächster Arbeitsschritt wird an dem soweit fertiggestellten LED-Leuchtenmodul eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt. Bekanntlich ist in zwei diagonal gegenüber angeordneten Eckenbereichen der AI-Bodenplatte 10 je eine mit einem Innengewinde versehene Bohrung 18' und 18" ausgespart. An die eine Bohrung 18' wird ein Luftdruck-Messgerät angeschlossen. An die andere Bohrung 18" wird eine Saugpumpe angeschlossen, mit welcher der Luftdruck im Innenraum 7 des LED-Leuchtenmoduls auf einen Wert von 100 mbar (Millibar) oder weniger abgesenkt wird. Vorzugsweise wird das LED-Leuchtenmodul vor dieser Unterdruckbehandlung auf erhöhte Temperatur erwärmt, beispielsweise auf etwa 50 bis 80 °C, und die Beaufschlagung mit Unterdruck wird fortlaufend wenigstens 20 min lang bei dieser erhöhten Temperatur durchgeführt. Mit dieser besonderen Unterdruckbehandlung können auch hartnäckig anhaftende VOCs weitgehend aus dem Innenraum 7 des LED-Leuchtenmoduls entfernt werden. Die Verbindung zur Saugpumpe wird unterbrochen, und die Bohrung 18" wird druckdicht verschlossen. Anschließend wird mit Hilfe des an die Bohrung 18' angeschlossenen Luftdruck-Messgerätes geprüft, ob der im Leuchtenmodul-Innenraum 7 eingestellte Unterdruck wenigstens 30 sec lang konstant erhalten bleibt. Ein merklicher Druckanstieg innerhalb dieser Zeitspanne wäre ein Ausschlusskriterium. Ein bei dieser Unterdruckprüfung für gut befundenes LED-Leuchtenmodul wird dem nächsten Arbeitsschritt zugeführt.
• Im Verlauf dieses Arbeitsschrittes wird der Leuchtenmodul-Innenraum 7 mit Argon (Ar) befüllt. Vorzugsweise wird Ar eingesetzt, das eine Reinheit größer 99,99 %, beispielsweise eine Reinheit von 99,996 % aufweist. Derartiges Ar kann aus handelsüblichen Druckgasflaschen bereitgestellt werden. Geeignete Ar-Druckgasflaschen können beispielsweise von KRAISS & FRIZ, 70190 Stuttgart, Deutschland bezogen werden. Eine, einem Gasdruckminderungsventil nachgeschaltete Sonde wird an die eine Bohrung 18' angeschlossen, um Ar in den Leuchtenmodul-Innenraum 7 einzubringen. An die andere Bohrung 18" wird ein Gasanalysator angeschlossen, der die Zusammensetzung des aus dem Leuchtenmodul-Innenraum 7 austretenden Gases analysiert. Gut geeignet ist hierfür ein von Helantec GmbH, 76646 Bruchsal, Deutschland unter der Handelsbezeichnung GAS FILLING STATION „MINI“ vertriebener Gasanalysator. Mit diesem Gerät kann die Zusammensetzung des austretenden Gases mit einer Genauigkeit größer 2 % bestimmt werden. Nachdem der Gasanalysator anzeigt, dass das austretende Gas zu 100 % aus Ar besteht, wird der Gasaustausch beendet, und die beiden Bohrungen 18' und 18" werden druckdicht verschlossen. Hierzu kann je eine, mit einem Teflonband umwickelte Schraube in jede Bohrung 18' und 18" eingeschraubt und gesichert werden.
• Die Argongasfüllung im Innenraum 7 des Modulgehäuses 5 ist nicht in der Lage, UV-Strahlung zu absorbieren. Nach einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll diesem Argon eine gasförmige, bei Umgebungsbedingungen inerte und stabile Verbindung zugesetzt werden, die energiereiche UV-Strahlung zu absorbieren vermag. Der Erfinder bezeichnet diese Verbindung auch als „UV-Stopper“. Als derartiger „UV-Stopper“ soll der Argongasfüllung 2 bis 8 Vol.-% Methan (CH₄) zugesetzt werden. Zwischen 145 und 137 nm steigt die UV-Absorption von Methan stark an und verbleibt bis etwa 110 nm auf sehr hohem Niveau (Kontinuum). Dies ist ein Spektralbereich, in dem andere Atmosphärenbestandteile wie Sauerstoff (O₂), Wasserdampf (H₂O) und Kohlendioxid (CO₂) kaum absorbieren, so dass die in diesem Wellenlängenbereich auftretende energiereiche UV-Strahlung (sogenanntes Vakuum-UV bzw. VUV) von diesen Atmosphärenbestandteilen kaum absorbiert und geschwächt wird. Methan absorbiert und schwächt bzw. „stoppt“ die Vakuum-UV-Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 110 bis 145 nm. Entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung enthält die Argongasfüllung im Innenraum des Modulgehäuses 2 bis 8 Vol.-% Methan. Das so mit der gewünschten Gasfüllung befüllte LED-Leuchtenmodul wird dem nächsten Arbeitsschritt zugeführt.
• In diesem abschließenden Arbeitsschritt wird die Funktion der Elektronik und die von den LEDs bewirkte Lichterzeugung sowie die angestrebte Lichtausbreitung geprüft. Sofern das geprüfte LED-Leuchtenmodul sämtliche vorgegebenen Anforderungen erfüllt, wird ein mit Artikelnummer und Prüfzeitpunkt versehenes Prüfzertifikat ausgegeben und an dem geprüften LED-Leuchtenmodul angeheftet.
• VERSUCH ZUR BESCHLEUNIGTEN PRÜFUNG DER LANGZEITDICHTIGKEIT DES MODULGEHÄUSES
• Der Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben einer Doppelscheiben-Fensteranordnung wird häufig mit Argon oder Krypton gefüllt, um die Wärmeisolierung solcher Fensteranordnungen zu verbessern. Erfahrungsgemäß entweicht Argon aus solchen Fensteranordnungen dreimal schneller oder noch schneller, als Stickstoff und Sauerstoff aus der Umgebungsluft wieder in den geschlossenen Raum zwischen den beiden Scheiben eintreten. Über die Länge der Zeit wird in diesem geschlossenen Raum ein Unterdruck aufgebaut, der bis zur Implosion führen kann. Es besteht deshalb ein Bedarf, den Argongehalt in solchen geschlossenen Doppelscheiben-Fensteranordnungen zu bestimmen, ohne die Anordnung zu zerstören und/oder Gas aus dem geschlossenen Raum zu entnehmen und zu analysieren. Die Autoren Alex Sergeyev und Jacek Borysow haben mit ihrem Beitrag „Nondestructive Method of Measuring Relative Concentration of Gases (e.g. Argon) in Double-Pane Windows", erschienen in „Sensors and Materials", Band 20, Nr. 3 (2008), Seiten 123-130, MYU Tokyo ein Verfahren zur Lösung dieses Problems beschrieben. Im Wesentlichen ist vorgesehen, innerhalb der Gasatmosphäre in dem geschlossenen Raum zwischen den beiden Scheiben einen Gleichstrom-Lichtbogen zu zünden und zu betreiben, und das von diesem Lichtbogen erzeugte Licht zu analysieren. Dieses Licht weist für Stickstoff charakteristische Emissionen zwischen 330 und 420 nm und eine für Argon charakteristische Emission bei 750,4 nm auf. Aus dem relativen Verhältnis der gemessenen Absorptionen dieser Emissionen kann auf das relative Verhältnis der Anteile von Luft und Argon in der Gasatmosphäre zwischen den beiden Scheiben geschlossen werden. Die Autoren geben an, mit diesem Verfahren bei mäßigen bis hohen Argonkonzentration in Luft, den Argongehalt mit einer Genauigkeit von angenähert 5 % zu bestimmen.
• Wie vorstehend beschrieben, werden drei identische Modulgehäuse I, II und III gefertigt und bereitgestellt. In jedem Modulgehäuse I, II und III wird auf deren Bodenplatte eine Halterung befestigt, die zwei Elektroden so hält, dass nach Anlegen einer Gleichspannung zwischen 2 und 5 kV zwischen den Elektroden ein Lichtbogen zündet und betrieben werden kann. Spannung und Strom werden über ein mehradriges Kabel zugeführt, das mit Hilfe einer üblichen, konisch dichtenden Quetschverschraubung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. An jedem Modulgehäuse I, II und III ist auf deren transparenter Deckenplatte der Sensor eines Spektrometers anbringbar, das nach Zünden des Lichtbogens die in der jeweiligen Gasatmosphäre gebildete Strahlung erfasst, auswertet und ein entsprechendes Spektrum ausdruckt und abspeichert. Gut geeignet ist hier ein von Medialas Electronics GmbH, 72336 Balingen, Deutschland unter der Handelsbezeichnung „Spectrometer USP-1“ vertriebenes Spektrometer, das einen Messbereich von 200 bis 1200 nm hat. Der Innenraum der Modulgehäuse I und II wird mit 100 %-igem Ar befüllt. Der Innenraum des Modulgehäuses III wird zu Kalibrierzwecken mit unterschiedlichen Gaszusammensetzungen befüllt, und davon werden Vergleichsspektren erzeugt; im Einzelnen werden nachstehende Gaszusammensetzungen vermessen: 100 % Ar, 90 % Ar + 10 % Luft, 80 % Ar + 20 % Luft bis ... 10 % Ar und 90 % Luft und 100 % Luft. In 10 sind die so erhaltenen Spektren für die Gaszusammensetzungen 100 % Ar, 70 % Ar + 30 % Luft, 50 % Ar + 50 % Luft, 30 % Ar + 70 % Luft und 100 % Luft dargestellt.
• Der eigentliche Versuch hat am 4. Januar 2016 begonnen und wurde am 20 November 2016 beendet. Während dieser Zeitspanne wird das mit 100 % Ar befüllte Modulgehäuse I konstant bei 25 °C und unter dem Umgebungsluftdruck gehalten. Wenigstens einmal pro Woche wird der Lichtbogen gezündet und ein Spektrum der aktuellen Gaszusammensetzung gefertigt und abgespeichert. Dies wird als Referenzbehandlung für übliche Alterung unter Umgebungsbedingungen angesehen.
• Ferner wird ein Trockenofen bereitgestellt, in dem eine verschließbare Druckkammer eingerichtet ist. Das mit 100 % Ar befüllte Modulgehäuse II wird in diese Druckkammer gelegt und darin pro Tag 23 Stunden lang bei 50 °C und unter einem Luftdruck gehalten, der gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar (Millibar) reduziert ist. Während der 24. Stunde wird die Druckkammer geöffnet, das Modulgehäuse II wird dem Umgebungsluftdruck ausgesetzt, der Lichtbogen wird gezündet, und es wird ein Spektrum der aktuellen Gaszusammensetzung gefertigt und abgespeichert. Diese Art der Behandlung wird als beschleunigte Alterungsbehandlung gewertet.
• Es wird festgestellt, dass nach Ablauf von einer Woche beschleunigter Alterungsbehandlung die im Modulgehäuse II entstandene Gaszusammensetzung ein Spektrum liefert, das mit demjenigen Spektrum übereinstimmt, das von der Gaszusammensetzung im Modulgehäuse I nach Ablauf von 23 Wochen üblicher Alterung unter Umgebungsbedingungen erhalten wird. Daraus wird geschlossen, dass der beschleunigten Alterungsbehandlung unter den hier ausgeübten Bedingungen ein „Beschleunigungsfaktor“ von 23 zukommt. Folglich sollte nach Ablauf von 46 Wochen beschleunigter Alterungsbehandlung das im Modulgehäuse II gebildete Gasgemisch eine Zusammensetzung aufweisen, die nach üblicher Alterung unter Umgebungsbedingungen erst nach Ablauf von 1058 Wochen erhalten wird; das ist ein Zeitraum von 20,7 Jahren. Ein Vergleich mit einem Vergleichsspektrum bestätigt, dass die nach Ablauf von 46 Wochen beschleunigter Alterungsbehandlung im Modulgehäuse II gebildete Gaszusammensetzung immer noch wenigstens 30 % des ursprünglich eingefüllten Ar enthält. Es wird erwartet, dass ein Modulgehäuse, das anstelle einer konisch dichtenden Quetschverschraubung mit einer Leiterdurchführung ausgerüstet ist, in deren Werkstoff die einzelnen Leiter, beabstandet voneinander, eingegossen sind, hier noch einen besseren Wert liefert. Die 11 zeigt einige Spektren, die von der im Modulgehäuse II gebildeten Gaszusammensetzung an bestimmten, angegebenen Tagen der beschleunigten Alterungsbehandlung erhalten worden sind.
• Die so erhaltenen Versuchsergebnisse lassen erwarten, dass der Argongehalt innerhalb der Atmosphäre in einem bestimmten, wie beschrieben gefertigten Modulgehäuse im Verlauf von 20 Jahren unter üblichen Umgebungsbedingungen entsprechend der in 12 dargestellten Kurve abnimmt und durch Umgebungsluft ersetzt wird.
• Jedenfalls bekräftigt obiger Versuch die Erwartung, dass im erfindungsgemäß gefertigten Modulgehäuse eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls die darin vorgesehenen, weißes Licht erzeugenden LEDs während einer Lebensdauer von wenigsten 20 Jahren unter einer schützenden Atmosphäre betreibbar sind.

Claims (15)

1. LED-Leuchtenmodul, mit - einem flachen, quaderförmigen, hermetisch dichten Modulgehäuse (5), das einen Gehäuseinnenraum (7) begrenzt und das besteht aus -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte (10) aus Aluminium (Al) oder einer Al-Legierung; -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen (20), der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen (25 und 26) hat und der auf der Bodenplatte (10) sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet; und -- einer, auf dem Rahmen (20) aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte (30), die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens (20) fluchtet; wobei -- die eine Rahmenstirnfläche (26) hermetisch dicht mit der Deckenplatte (30) verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche (25) hermetisch dicht mit der Bodenplatte (10) verbunden ist; und mit - mehreren, im Gehäuseinnenraum (7) befindlichen Licht emittierenden Dioden (LEDs von light emitting diodes) und mit einer, diesen LEDs oder LED-Gruppen zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen weiten Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten, bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit - einer im Gehäuseinnenraum (7) befindlichen Platine mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; und - einer in dem Gehäuseinnenraum (7) herrschenden argonhaltigen Atmosphäre; dadurch gekennzeichnet, dass - die Deckenplatte (30) aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigen PMMA-Material besteht, und an einer Hauptfläche (32) der Deckenplatte (30) in deren Randbereich eine umlaufende Nut (38) ausgespart ist; - der Rahmen (20) aus einem PMMA-Material besteht, und an der einen Rahmenstirnfläche (26) ein umlaufender Steg (28) einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von der Rahmenstirnfläche (26) absteht; - diese Rahmenstirnfläche (26) mittels Ultraschallverschweißung mit der Deckenplatte (30) verbunden ist; und - das Modulgehäuse (5) eine Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das Modulgehäuse (5) stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Std. lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem, gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum (7) des Modulgehäuses (5) immer noch zu wenigstens 30 Vol.-% aus Argon aus einer ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.
2. LED-Leuchtenmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Seitenwand des Rahmens (20) eine Bohrung (24) ausgespart ist, in welche eine Leitungsdurchführung (50) eingesetzt ist, die eine Schraubhülse (52) oder Steckhülse aufweist, deren lichte Weite mit einem Werkstoff (55) ausgefüllt ist, in den einzelne, voneinander beabstandete Leiter (55) eingegossen sind, über welche die im Gehäuseinnenraum (7) befindliche(n) Elektronik und LEDs mit Betriebsstrom, mit Signalspannungen und gegebenenfalls mit weiteren Signalen, beispielsweise mit HF-Signalen versorgbar sind.
3. LED-Leuchtenmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff (55) aus einem Epoxidharz, aus einem Polyamid oder aus einem Silikonharz besteht.
4. LED-Leuchtenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuseinnenraums (7) auf der Bodenplatte (10) eine Platine (70, 90) aufgelegt ist; und zwischen Bodenplatte (10) und Platine (70, 90) eine Graphitfolie eingelegt ist.
5. LED-Leuchtenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Platine (70) mehrere, gruppenweise zusammengefasste Hochleistungs-LEDs oder Mittelleistungs-LEDs angeordnet sind; und die Sekundäroptik ein, mit Spiegelflächen versehenes Lichtlenkelement (80) aufweist, das über jeder LED-Gruppe angeordnet ist und das von diesen LED-Gruppen abgestrahlte Licht mehrfach spiegelt und reflektiert.
6. LED-Leuchtenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Platine (90) mehrere, voneinander beabstandete Hochleistungs-LEDs (92) angeordnet sind; und die Sekundäroptik über jeder Hochleistungs-LED (91) ein Linsenelement (95) umfasst, das aus transluzentem Linsenmaterial optischer Güte besteht, und das Formen und Flächen hat, an denen mehrfache Brechungen und Totalreflexionen des von den Hochleistungs-LEDs (91) emittierten Lichtes stattfinden, um das von den Linsenelementen (95) eingefangene Licht in einem bandförmigen Lichtstrom abzustrahlen.
7. LED-Leuchtenmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Linsenelemente (95) zu einer plattenförmigen Linsenelementgruppe zusammengefasst sind, die an der Platine (90) abgestützt ist.
8. LED-Leuchtenelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die im Gehäuseinnenraum (7) des Modulgehäuses (5) befindliche Argon-Atmosphäre 2 bis 8 Vol.-% Methan enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines LED-Leuchtenmoduls, das aufweist: - ein flaches, quaderförmiges, hermetisch dichtes Modulgehäuse (5), das einen Gehäuseinnenraum (7) begrenzt und das besteht aus -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte (10) aus Aluminium (AI) oder einer Al-Legierung; -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen (20), der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen (25 und 26) hat und der auf der Bodenplatte (10) sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet; und -- einer, auf dem Rahmen (20) aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte (30), die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens (20) fluchtet; wobei -- die eine Rahmenstirnfläche (26) hermetisch dicht mit der Deckenplatte (30) verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche (25) hermetisch dicht mit der Bodenenplatte (10) verbunden ist; und mit - mehreren, im Gehäuseinnenraum befindlichen Licht emittierenden Dioden (LEDs von light emitting diodes) und mit einer, diesen LEDs zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen recht großen Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten, bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit - einer im Gehäuseinnenraum (7) befindlichen Platine (70, 90) mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; und - einer in dem Gehäuseinnenraum (7) herrschenden argonhaltigen Atmosphäre; dadurch gekennzeichnet, dass - ein Rahmen (20) eingesetzt wird, der aus einem PMMA-Material besteht; - im Randbereich der Bodenplatte (10) eine umlaufende Stufe (12) ausgebildet ist, die bei horizontaler Ausrichtung der Bodenplatte (10) eine vertikal ausgerichtete Stufenfläche (13) sowie eine horizontal ausgerichtete Stufenfläche (14) hat; - zwischen Bodenplatte (10) und Rahmen (20) eine Klebeverbindung erzeugt wird, wobei als Kleber ein durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation aushärtender Zwei-Komponenten-Kleber auf Methacrylsäuremethylester-Basis eingesetzt wird, der in Form einer, aus dem vorbereiteten Zwei-Komponenten-Kleber bereiteten Dünnschicht auf beiden Stufenflächen (13 und 14) der umlaufenden Stufe (12) im Randbereich der Bodenplatte (10) aufgebracht wird, und anschließend die andere Rahmenstirnfläche (25) des Rahmens (20) enganliegend und bündig abschließend in diese Stufe (12) eingesetzt wird; - eine Deckenplatte (30) eingesetzt wird, die aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigen PMMA-Material besteht; und - der Rahmen (20) über die eine Rahmenstirnfläche (26) mittels Ultraschallverschweißung mit dieser Deckenplatte (30) verbunden wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass - an der einen Rahmenstirnfläche (26) des Rahmens (20) ein umlaufender Steg (28) einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von dieser Rahmenstirnfläche (26) absteht; - die Deckenplatte (30) an einer Hauptfläche (32) in deren Randbereich eine umlaufende Nut (38) aufweist; und - im Verlauf der Ultraschallverschweißung ein teilweises Aufschmelzen der PMMA-Materialien von Rahmen (20) und Deckenplatte (30) an den gegenseitigen Kontaktstellen zwischen umlaufender Nut (38) an der Deckenplatte (30) und umlaufendem Steg (28) an der Rahmenstirnfläche (26) des Rahmens (20) stattfindet, und der Steg (28) in diese Nut (38) eindringt.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallverschweißung mit Hilfe einer groß, massiv und schwer ausgebildeten Sonotrode (44) ausgeführt wird, die ein Gewicht größer 8 kg aufweist, und die eine rahmenförmige Aufsetzfläche (45) hat, deren Außenabmessungen den Außenumfang der Deckenplatte (30) übersteigen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonotrode (44) während der Ultraschallverschweißung eine Druckkraft größer 1600 N auf die Deckenplatte (30) ausübt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonotrode (44) zur Ausführung der Ultraschallverschweißung von einem digitalen Ultraschallgenerator erzeugter Ultraschall zugeführt wird, der eine Frequenz von 20 kHz und eine Amplitude von 25 µm hat.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erzeugung und Aushärtung der Klebeverbindung am Modulgehäuse (5) des insoweit fertiggestellten LED-Leuchtenmoduls eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt wird, wozu der Gasdruck im Gehäuseinnenraum (7) des Modulgehäuses (5) auf einen Wert von 100 mbar oder kleiner abgesenkt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Modulgehäuse (5) vor und während der Dichtigkeitsprüfung auf eine Temperatur von 50 bis 80 °C erwärmt wird.

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