DE102017129295B3

DE102017129295B3 - Anordnung mit einem Lichtelement und einem Lichtleiterelement

Info

Publication number: DE102017129295B3
Application number: DE102017129295.0A
Authority: DE
Inventors: Daniel Cammareri; Aleksej Petri
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2037-12-09

Abstract

Bei einer Anordnung mit einem Lichtelement LED und einem Lichtleiterelement LL ist auf einem flexiblen mehrere Leiterbahnen LB aufweisenden Leiterfilm LF eine flächige transparente Anspritzung AS vorgesehen ist, die im Bereich des LED-Elements einen geometrische Erhöhung EH aufweist. Die geometrische Erhöhung EH dient als Lichtleiter und die Endfläche EF der Erhöhung EH bildet die sichtbare Lichtaustrittsfläche für das von dem LED-Element emittierte Licht bildet. Der Leiterfilm LF und die Anspritzung AS bilden eine kompakte Einheit, wobei sowohl das Material wie auch die Materialstärke der flächigen Anspritzung AS im Bereich außerhalb der Erhöhungen EH so gewählt sind, dass die Anordnung um die Längsachse und die Querachse des Leiterfilms LF flexibel ist

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Lichtelement und einem Lichtleiterelement.
Viele Geräte insbesondere Sensoren in der Automatisierungstechnik weisen zur Signalisierung von Zuständen LEDs auf.
In der Regel ist die LED auf einer Leiterplatte vorgesehen, die sich nicht in unmittelbarer Nähe der Gehäusewand befindet. Typischerweise ist ein Lichtleiterelement vorgesehen, das das LED-Licht von der Leiterplatte bis zu einem Wanddurchbruch im Gehäuse des Sensors leitet, so dass der Signalisierungszustand von außen wahrnehmbar ist.
Nachteilig hierbei ist dass der Lichtleiter als separates Bauteil ausgebildet ist, was fertigungstechnisch aufwendig ist.
In der Regel sind Halterungen an der Innenseite des Gehäuses notwendig, die den Lichtleiter relativ zur LED auf der Leiterplatte fixieren. Hierbei müssen Toleranzen berücksichtig werden, die zu Lichtverlusten führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung mit einem Lichtelement und einem Lichtleiterelement anzugeben, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist, die einfach zu fertigen ist, die einen Toleranzausgleich ermöglicht und die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass ein LED-Element auf einem flexiblen Leiterfilm vorgesehen ist und der flexible Leiterfilm eine transparente flächige Anspritzung aufweist, die im Bereich des LED-Elements eine geometrische Erhöhung aufweist. Die geometrische Erhöhung dient als Lichtleiter.
Der Leiterfilm bleibt weiterhin flexibel.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 Schrägaufsicht von oben und von unten auf eine erfindungsgemäße Anordnung
2 drei Seitenansichten der erfindungsgemäßen Anordnung
3a verschiedene Formen der geometrischen Erhöhungen
3b verschiedene Gehäuseformen (halbrund, viereckig, rund)
4 Schnitt im Bereich eines Lichtleiters LL
5 Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte

Die erfindungsgemäße Anordnung ist in 1 dargestellt.
Auf einem flexiblen Leiterfilm LF sind drei LED-Elemente vorgesehen. Der Leiterfilm weist mehrere Leiterbahnen LB auf. Am Ende der Leiterbahnen LB sind Kontaktelemente KE vorgesehen, die z. B. mit einer starren Leiterplatte LP verlötbar oder steckbar per Pressfit-Kontaktierung ist.
Der Leiterfilm LF weist auf seiner Oberseite im vorderen Bereich eine flächige transparente Anspritzung AS auf, die im Bereich der LED-Elemente jeweils eine geometrische Erhöhung EH besitzt. Diese geometrische Erhöhung EH dient als Lichtleiter. Die Endfläche EF der Erhöhung EH bildet die sichtbare Lichtaustrittsfläche für das von dem jeweiligen LED-Element emittierte Licht. Der Leiterfilm LF und die Anspritzung AS bilden eine kompakte Einheit, die jedoch weiterhin hoch flexibel ist.
Die Stärke der flächigen Anspritzung SA beträgt etwa 1 mm. Typische Werte für die geometrische Erhöhung EH sind, Durchmesser am Fußende 5.5 mm, Durchmesser im Bereich der Endfläche 5 mm und Höhe 15 mm.
Wie den Werten zu entnehmen ist, läuft die Erhöhung zur Endfläche hin konisch zu.
2 zeigt drei Seitenansichten der erfindungsgemäßen Anordnung mit verschiedenen Krümmungsradien von flach bis stark gekrümmt.
3a zeigt verschiedene Formen der geometrischen Erhöhungen. Die Erhöhung EH kann im Schnitt rund oder eckig ausgebildet sein. Denkbar sind auch bogenförmige Erhöhungen, die z. B. die Zuordnung der Signalisierung zu einem Steckverbinderanschluss z. B. eines M12 Industriesteckverbinders erleichtern.
3b zeigt verschiedene Gehäuseformen (halbrund, viereckig, rund) für die die erfindungsgemäße Anordnung geeignet ist. In jedem Gehäuse GH ist eine starre Leiterplatte LP vorgesehen, die mit einer erfindungsgemäßen Anordnung kontaktiert ist. Für die geometrischen Erhöhungen sind jeweils Durchbrüche DB in der jeweiligen Gehäusewand GW vorgesehen. Der Innenraum der Gehäuse kann z.B. mit einem Vergussmaterial oder Schaum gefüllt sein.
In 4 ist ein Schnitt im Bereich eines Lichtleiters LL bei einem Gehäuse GH nach 3b dargestellt.
Im industriellen Anwendungsbereich ist eine gute Abdichtung im Bereich der Gehäusedurchbrüche erforderlich. Für die Spitze des Lichtleiters LL ist in der Gehäusewand GW eine Presspassung vorgesehen. Zum Innenraum hin schließt sich an die Presspassung ein Spalt an, der beim Ausschäumen des Innenraums mit Schaum gefüllt wird. Presspassung und Schaumspalt bilden eine gute Abdichtung des Gehäuses gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit (bis zu IP67K) bzw. Staub.
Dargestellt sind in dieser Zeichnung noch das LED-Element und der Leiterfilm LF.
Die einzelnen Verfahrensschritte sind in 5 skizziert

Claims

Anordnung mit einem Lichtelement und einem Lichtleiterelement, wobei das Lichtelement als LED-Element auf einem flexiblen mehrere Leiterbahnen LB aufweisenden Leiterfilm LF ausgebildet ist und am flexiblen Leiterfilm LF eine flächige transparente Anspritzung AS vorgesehen ist, die im Bereich des LED-Elements einen geometrische Erhöhung EH aufweist, wobei die geometrische Erhöhung EH als Lichtleiter dient und die Endfläche EF der Erhöhung EH die sichtbare Lichtaustrittsfläche für das von dem LED-Element emittierte Licht bildet, wobei der Leiterfilm LF und die Anspritzung AS eine kompakte Einheit bilden und wobei sowohl das Material wie auch die Materialstärke der flächigen Anspritzung AS im Bereich außerhalb der Erhöhungen EH so gewählt sind, dass die Anordnung um die Längsachse und die Querachse des Leiterfilms LF flexibel ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächige transparente Anspritzung AS aus einem Thermoplast (TPE-U) besteht.
Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 1 mit einem Spritzgusswerkzeug, mit folgenden Verfahrensschritten: a. Einlegen des Leiterfilms in ein Spritzgusswerkzeug b. Schließen des Spritzgusswerkzeugs c. Unterspritzen des Leiterfilms über Tunnelanguss mit einem transparenten Thermoplast d. Abkühlen des Thermoplasts e. Auswurf und Entnahme der Anordnung aus dem Werkzeug