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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungsvorrichtung, ein LED-Modul für eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung.
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Hintergrund
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Beleuchtungsvorrichtungen, die für eine Verwendung in feuchten und/oder staubigen Umgebungen vorgesehen sind, wie etwa Beleuchtungsvorrichtungen für Badezimmer oder für eine Außenbeleuchtung, erfordern einen Schutz gegen Umwelteinflüsse und genügen vorzugsweise einem IP-Code IP 65. Gegenwärtig verfügbare Beleuchtungsvorrichtungen erfüllen die Anforderungen für die erwähnten Anwendungen nicht zuverlässig und/oder sind wegen eines komplexen Zusammenbauprozesses, der nicht automatisiert ist, zu teuer. Um jedoch einen Bruch bzw. Ausfall der Beleuchtungsvorrichtung aufgrund eines Eindringens von Wasser und/oder Staub zu vermeiden, ist eine zuverlässige Abdichtung erforderlich. Überdies besteht ein Bedarf an einem automatisierten und somit kostengünstigen Zusammenbauprozess für solch eine Beleuchtungsvorrichtung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die mit einem automatisierten Verfahren zusammengebaut werden kann und einen verbesserten Schutz gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Wasser und/oder Staub, aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein LED-Modul für solch eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, wobei das LED-Modul gegen Umwelteinflüsse geschützt ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem verbesserten Schutz gegen Umwelteinflüsse automatisiert werden kann.
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Diese Aufgaben werden durch eine Beleuchtungsvorrichtung, ein LED-Modul und ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die abhängigen Ansprüche, die Beschreibung und die Figuren erklärt.
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Dementsprechend wird eine Beleuchtungsvorrichtung geschaffen, mit mindestens einem LED-Modul, das mit einem Halter verbunden ist, und einem Treiber, der mit dem LED-Modul elektrisch verbunden ist. Der Treiber ist über eine Adapterplatte mit dem Halter verbunden, wobei die Adapterplatte zwischen dem Treiber und dem Halter positioniert ist. Ferner ist der Treiber zumindest teilweise eingegossen.
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Aufgrund der Verwendung einer Adapterplatte zum Verbinden des Treibers und des Halters ist es möglich, den Zusammenbau der Beleuchtungsvorrichtung zu automatisieren und eine kompakte und robuste Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen. Indem ein Vergussmaterial genutzt wird, das den Treiber eingießt, kann ein Schutz gegen Umwelteinflüsse wie etwa Wasser und/oder Staub bereitgestellt werden.
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Die Adapterplatte steht vorzugsweise in direktem Kontakt mit dem Treiber und/oder dem Halter. Es ist möglich, dass die Adapterplatte mit dem Treiber elektrisch leitend verbunden ist. Dafür kann der Treiber eine Treiberplatte mit Kontaktmitteln aufweisen, die mit der Adapterplatte verbunden sind. Die Adapterplatte kann eine Leiterplatte mit Leiterbahnen sein. Insbesondere können die Adapterplatte und die Leiterbahnen so ausgebildet sein, dass ein elektrischer Kontakt zwischen den Kontaktmitteln der Treiberplatte und den Leiterbahnen der Adapterplatte geschaffen ist, wenn der Treiber über die Adapterplatte mit dem Halter verbunden ist.
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In zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung können das LED-Modul und der Treiber mit entgegengesetzten Seiten des Halters verbunden sein. Beispielsweise ist das LED-Modul mit einer Montageseite des Halters verbunden, und der Treiber ist mit einer Unterseite des Halters verbunden, wobei die Unterseite von der Montageseite abgewandt ist. Das mindestens eine LED-Modul ist vorzugsweise formschlüssig mit dem Halter verbunden. Eine formschlüssige Verbindung kann eine mechanisch lösbare Verbindung sein, die gelöst werden kann, ohne die verbindenden Komponenten zu zerstören. Beispielsweise ist eine Steckverbindung eine formschlüssige Verbindung.
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Das LED-Modul ist vorzugsweise mit dem Halter so verbunden, dass eine Lichtemissionsoberfläche des LED-Moduls, d.h. eine Fläche, durch welche Licht von dem LED-Modul emittiert wird, vom Halter abgewandt ist. Der Halter kann dann ein innerer Teil der Beleuchtungsvorrichtung sein.
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Der Halter kann mit einem elektrisch isolierenden Material wie etwa einem Kunststoffmaterial ausgebildet sein. Beispielsweise umfasst der Halter eine Scheibe und eine Mittelsäule. Die Scheibe des Halters kann eine scheibenartige Form aufweisen. Die Mittelsäule kann sich von einem zentralen Teil der Scheibe aus weg von der Scheibe erstrecken. Die Form des Halters kann folglich einem Vakuumflansch mit einem angebrachten Rohr ähnlich sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Treiber durch das Vergussmaterial gegen Umwelteinflüsse abgedichtet. Im Folgenden kann eine Abdichtung oder eine Dichtung einer Komponente, wie etwa zum Beispiel des Treibers, ein mechanischer Schutz der Komponente vor der Umgebung sein. Beispielsweise kann die Komponente aufgrund der Abdichtung wasserdicht und/oder staubgeschützt sein. Überdies kann eine Abdichtung einen Schutz vor einem elektrischen Überschlag vorsehen. Dazu kann das verwendete Abdichtmittel, zum Beispiel das Vergussmaterial, aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen. Zumindest Teile des Treibers können mit dem Vergussmaterial in direktem Kontakt stehen und von diesem umgeben sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform steht das Vergussmaterial mit dem Halter auch zumindest teilweise in direktem Kontakt. Beispielsweise kann das Vergussmaterial an die Scheibe des Halters grenzen und/oder kann in die Mittelsäule des Halters gefüllt sein. Um zu ermöglichen, dass das Vergussmaterial an den Halter grenzt, kann das Vergussmaterial durch die Adapterplatte vorragen oder sich erstrecken. Beispielsweise kann das Vergussmaterial durch weitere Öffnungen in der Adapterplatte vorragen.
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Das LED-Modul umfasst Verdrahtungen. Die Verdrahtungen erstrecken sich durch mindestens eine Durchführung in dem Halter und durch die Adapterplatte und sind an die Adapterplatte gelötet. Die Verdrahtungen können hier durch das Lot mit Leiterbahnen der Adapterplatte verbunden sein. Die Verwendung eines Lots ermöglicht einen Zusammenbau der Beleuchtungsvorrichtung mit einem einfachen und zuverlässigen Verfahren.
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Die Verdrahtungen können mit einem Leuchtmittel des LED-Moduls, wie etwa zum Beispiel einer lichtemittierenden Diode des LED-Moduls, elektrisch leitend verbunden sein. Das LED-Modul umfasst vorzugsweise mindestens zwei Verdrahtungen, insbesondere vorzugsweise drei Verdrahtungen.
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Die mindestens eine Durchführung kann eine Öffnung in der Scheibe des Halters sein. Zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann die mindestens eine Durchführung eine Öffnung in der Mittelsäule des Halters sein. Beispielsweise erstrecken sich die Verdrahtungen durch die Durchführung in der Scheibe und/oder die Durchführung in der Mittelsäule des Halters. Die Adapterplatte kann ferner Öffnungen aufweisen, durch welche die Verdrahtungen geführt sind.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist der Treiber einem Gehäuse aufgenommen, in das das Vergussmaterial gefüllt ist. Das Gehäuse kann die Form von mindestens einem abgeschnittenen Kegel und/oder einem Zylinder aufweisen. Beispielsweise besteht das Gehäuse aus mehreren abgeschnittenen Kegeln und/oder Zylindern. Dafür kann das Gehäuse einen konkaven Bereich aufweisen, der den Treiber und das Vergussmaterial umgibt. Das Gehäuse kann eine mehrteilige Konstruktion sein. Als ein Beispiel umfasst das Gehäuse einen ersten Teil mit einem konkaven Bereich, um den Treiber zu schützen, und einen zweiten Teil, um den Treiber mit einem Lampensockel elektrisch zu verbinden. Der erste Teil kann mit einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet sein, und der zweite Teil kann mit einem leitfähigen Material ausgebildet sein. Beispielsweise ist der zweite Teil ein Edison-Lampensockel, wie beispielsweise ein Edison-Lampensockel E27 oder E40. Da das Vergussmaterial in das Gehäuse gefüllt ist, kann das Vergussmaterial die Form des Gehäuses einnehmen. Beispielsweise wurde während eines Verfahrens zum Bereitstellen des Vergussmaterials das Material in den konkaven Bereich des Gehäuses gefüllt und danach gehärtet.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ist das mindestens eine LED-Modul ein LED-Seitenmodul und/oder ein LED-Kopfmodul. Die Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere mindestens ein LED-Seitenmodul und/oder mindestens ein LED-Kopfmodul aufweisen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Vielzahl der LED-Seitenmodule und ein einziges LED-Kopfmodul. Die LED-Seitenmodule können auf der Scheibe des Halters positioniert sein. Ferner kann das LED-Kopfmodul auf der Mittelsäule des Halters positioniert sein. Das LED-Kopfmodul kann mindestens ein LED-Seitenmodul, vorzugsweise alle LED-Seitenmodule, abdecken. Die LED-Seitenmodule sind zum Beispiel entlang einem Kreis um die Mittelsäule positioniert. Eine Hauptverlaufsebene jedes LED-Seitenmoduls kann sich entlang einer Hauptverlaufsrichtung der Mittelsäule erstrecken. Die LED-Seitenmodule können dann einer Mantelfläche eines Zylinders um die Mittelsäule folgen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform genügt die Beleuchtungsvorrichtung einem IP-Code IP 65 gemäß dem IEC-Standard 60529 in der Fassung vom September 2014. Außerdem kann auch das LED-Modul einem IP-Code IP 65 genügen. Der IP-Code (International Protection Marking) gemäß IEC-Standard 60529 klassifiziert den gegen Staub und Wasser durch mechanische Gehäuse und elektrische Einhausungen vorgesehenen Schutzgrad und stuft ihn ein. Der äquivalente britische Standard ist EN 60529. IP 65 entspricht einer NEMA-Einhausungseinstufung (NEMA: National Electrical Manufacturers Association) von zumindest 4. Die erste Ziffer des IP-Codes bezieht sich auf einen Schutz gegen feste Teilchen, wohingegen sich die zweite Ziffer auf einen Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeit bezieht. IP 65 bezieht sich auf einen staubdichten Schutz gegen feste Teilchen (Stufe 6) und einen Schutz gegen Wasserstrahlen im Hinblick auf den Schutz gegen das Eindringen von Flüssigkeit (Stufe 5). Das Erfüllen von IP 65 ist zum Beispiel für Beleuchtungsvorrichtungen erforderlich, die zur Verwendung in einer feuchten und/oder staubigen Umgebung vorgesehen sind, wie etwa Beleuchtungsvorrichtungen für feuchte Räume, z.B. Badezimmer, oder eine Außenbeleuchtung.
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Ferner wird ein LED-Modul bereitgestellt. Das LED-Modul ist vorzugsweise dafür eingerichtet, in eine Beleuchtungsvorrichtung wie oben beschrieben platziert zu werden. Das heißt, alle Merkmale, die in Verbindung mit der Beleuchtungsvorrichtung offenbart werden, werden auch für das LED-Modul offenbart und umgekehrt.
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Das LED-Modul umfasst mindestens eine lichtemittierende Diode, welche an einem Kühlkörper angebracht ist, und eine Abdeckung mit Verdrahtungen. Die Abdeckung ist mit dem Kühlkörper mechanisch verbunden und deckt die lichtemittierende Diode ab. Die Abdeckung und der Kühlkörper können dann einen inneren Teil des LED-Moduls umschließen, wobei die lichtemittierenden Dioden in dem inneren Teil positioniert sind. Die Verdrahtungen sind mit der mindestens einen lichtemittierenden Diode elektrisch verbunden. Das LED-Modul umfasst vorzugsweise eine Vielzahl lichtemittierender Dioden, wobei die Verdrahtungen mit allen lichtemittierenden Dioden des LED-Moduls verbunden sind.
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Da das LED-Modul ein Abdichtelement aufweist, ist das LED-Modul gegen Umwelteinflüsse abgedichtet. Aufgrund dieser Dichtung ist kein weiteres Gehäuse zum Abdichten des LED-Moduls erforderlich. Dies vereinfacht den Zusammenbau einer Beleuchtungsvorrichtung, die das LED-Modul aufweist. Ferner kann die Lebensdauer der lichtemittierenden Dioden verbessert werden, da aufgrund des Abdichtelements ein Schutz gegen Umwelteinflüsse verbessert ist.
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Die Abdeckung kann einen Verbinder aufweisen, der die Verdrahtungen umfasst. Der Verbinder kann ferner eine Öffnung in der Abdeckung aufweisen, durch welche die Verdrahtungen von einem inneren Teil des LED-Moduls nach außen verlaufen. Beispielsweise kann der Verbinder dafür geeignet sein, mit einer Durchführung eines Halters einer Beleuchtungsvorrichtung verbunden zu werden, so dass sich die Verdrahtungen aus dem inneren Teil des LED-Moduls durch den Verbinder und die Durchführung und eine Leiterplatte zum Treiber der Beleuchtungsvorrichtung erstrecken.
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Die mindestens eine lichtemittierende Diode ist vorzugsweise wärmeleitend mit dem Kühlkörper verbunden. Das heißt, während eines Betriebs der mindestens einen lichtemittierenden Diode erzeugte Wärme wird zum Kühlkörper geführt. Zumindest Teile des Kühlkörpers können die mindestens eine lichtemittierende Diode einrahmen. Beispielsweise weist der Kühlkörper eine Vertiefung auf, die die mindestens eine lichtemittierende Diode aufweist.
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Die Abdeckung kann aus einem lichtdurchlässigen Material wie etwa einem lichtdurchlässigen Glas und/oder einem lichtdurchlässigen Kunststoff bestehen. Im Folgenden meint „lichtdurchlässig“, dass zumindest 60 %, vorzugsweise zumindest 80 %, des von der lichtemittierenden Diode emittierten und auf die Abdeckung auftreffenden Lichts durch die Abdeckung durchgelassen wird. Die Abdeckung kann an einer Oberseite der lichtemittierenden Diode positioniert sein, die von dem Kühlkörper abgewandt ist. Die Abdeckung ist vorzugsweise einer Lichtaustrittsfläche der lichtemittierenden Diode zugewandt, durch welche von der lichtemittierenden Diode emittiertes Licht die lichtemittierende Diode verlässt. Die Abdeckung kann dann ein Lichtemissionsfenster des LED-Moduls sein, durch welches von der mindestens einen lichtemittierenden Diode emittiertes Licht das LED-Modul verlässt.
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Der Kühlkörper und die Abdeckung können sich entlang einer, vorzugsweise gemeinsamen, Hauptverlaufsebene erstrecken. Senkrecht zur Hauptverlaufsebene können die Abdeckung und der Kühlkörper jeweils eine Dicke aufweisen. Die Dicke der Abdeckung und des Kühlkörpers kann verglichen mit der Ausdehnung der Abdeckung bzw. des Kühlkörpers entlang der Hauptverlaufsebene gering sein. Es ist möglich, dass die Abdeckung und der Kühlkörper eine identische oder ähnliche Form und Größe entlang der Hauptverlaufsrichtung aufweisen. In diesem Zusammenhang haben der Kühlkörper und die Abdeckung eine ähnliche Größe, falls sich die Ausdehnung des Kühlkörpers und der Abdeckung entlang der Hauptverlaufsebene um höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 5 %, unterscheiden. Beispielsweise kann der Kühlkörper rechteckig sein; die Abdeckung kann dann ebenfalls rechteckig sein, wobei die Ausdehnung der langen Seite und der kurzen Seite der Abdeckung höchstens +/- 10 % der Ausdehnung der langen Seite bzw. der kurzen Seite des Kühlkörpers beträgt. Die Wärmesenke kann scheibenförmig sein; die Abdeckung kann dann ebenfalls eine kreisförmige oder scheibenartige Form aufweisen, wobei der Durchmesser der Abdeckung höchstens +/- 10 % des Durchmessers des Kühlkörpers beträgt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das LED-Modul ferner ein Abdichtelement. Das Abdichtelement ist zwischen der Abdeckung und dem Kühlkörper positioniert. Ferner rahmt das Abdichtelement die mindestens eine lichtemittierende Diode ein. Das heißt, in einer Draufsicht auf die lichtemittierende Diode umgibt das Abdichtelement die lichtemittierende Diode in ihrer Gesamtheit. Vorzugsweise ist die lichtemittierende Diode durch, vorzugsweise nur durch, das Abdichtelement, die Abdeckung und den Kühlkörper abgedichtet.
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Das Abdichtelement kann in direktem Kontakt mit der Abdeckung und dem Kühlkörper stehen. Zum Beispiel schafft das Abdichtelement eine feste Bindung zwischen der Abdeckung und dem Kühlkörper. Im Folgenden ist eine feste Bindung eine Bindung, die nur gelöst werden kann, indem das Bindungselement zum Beispiel unter Verwendung eines Lösungsmittels zerstört wird. Beispielsweise ist eine Klebebindung eine feste Bindung. Zusätzlich oder alternativ dazu können der Kühlkörper und die Abdeckung durch eine mechanisch lösbare Verbindung, zum Beispiel durch Klemmen, verbunden sein.
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Das Abdichtelement kann entlang einem äußeren Rahmen der Abdeckung und/oder des Kühlkörpers positioniert sein. Der äußere Rahmen der Abdeckung und/oder des Kühlkörpers kann jeweils einem Außenrand der Abdeckung und/oder des Kühlkörpers entsprechen. Der äußere Rahmen kann sich parallel zur Hauptverlaufsebene erstrecken. In der Draufsicht kann das Abdichtelement die Form der Abdeckung und/oder des Kühlkörpers einnehmen. Die lichtemittierende Diode kann kein Abdichtelement aufweisen. Das heißt, die lichtemittierende Diode steht mit dem Abdichtelement nicht in direktem Kontakt, und die Lichtaustrittsfläche der lichtemittierenden Diode ist nicht durch das Abdichtelement abgedeckt.
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Es ist möglich, dass das gesamte LED-Modul durch das Abdichtelement, die Abdeckung und den Kühlkörper abgedichtet wird. Die Abdeckung und der Kühlkörper können dann ein äußerer Teil des LED-Moduls sein. In dieser Hinsicht kann das LED-Modul noch als abgedichtet angesehen werden, falls es eine Öffnung in der Abdeckung für die hindurchzuführende Verdrahtung gibt. Diese Öffnung kann zum Beispiel mit einem weiteren Abdichtelement abgedichtet sein. Das LED-Modul kann dann in seiner Gesamtheit durch das Abdichtelement und das weitere Abdichtelement in Verbindung mit der Abdeckung und dem Kühlkörper abgedichtet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des LED-Moduls ist die lichtemittierende Diode an eine Leiterplatte montiert. Die Leiterplatte kann auf dem Kühlkörper montiert sein. Die Leiterplatte und die Abdeckung umfassen beide einen, insbesondere elektrischen, Steckverbinder, um die elektrische Verbindung zwischen den Verdrahtungen und der lichtemittierenden Diode bereitzustellen. Die beiden Steckverbinder können folglich miteinander elektrisch und mechanisch verbunden sein. Ferner können die Verdrahtungen mit dem Steckverbinder der Abdeckung elektrisch leitend verbunden sein, und die lichtemittierende Diode kann mit dem Steckverbinder der Leiterplatte elektrisch leitend verbunden sein. Dafür kann die Leiterplatte Leiterbahnen aufweisen, die mit der mindestens einen lichtemittierenden Diode, vorzugsweise der Vielzahl lichtemittierender Dioden, verbunden sind.
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Ferner wird ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen. Vorzugsweise können/kann die oben beschriebene Beleuchtungsvorrichtung und/oder das oben beschriebene LED-Modul unter Ausnutzung des Verfahrens zusammengebaut werden. Das heißt, alle in Verbindung mit der Beleuchtungsvorrichtung und/oder dem LED-Modul offenbarten Merkmale werden auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
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In einem ersten Schritt („Schritt a)“) des Verfahrens zum Zusammenbauen der Beleuchtungsvorrichtung wird mindestens ein LED-Modul mit einem Halter verbunden. In einem zweiten Schritt („Schritt b)“) des Verfahrens wird ein Treiber unter Verwendung einer Adapterplatte, die zwischen dem Treiber und dem Halter positioniert wird, mit dem Halter verbunden. In einem dritten Schritt („Schritt c)“) des Verfahrens wird der Treiber in ein Gehäuse eingesetzt. Hier wird Schritt c) nach den Schritten a) und b) durchgeführt. Mit anderen Worten wird der Treiber in das Gehäuse eingesetzt, nachdem er schon am Halter angebracht worden ist.
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Gegenwärtig zur Verfügung stehende Verfahren, bei denen der Treiber im Gehäuse positioniert wird, bevor der Treiber mit einem Halter oder einem LED-Modul verbunden wird, erfordern ein komplexes Verbindungsmittel zum Verbinden des Treibers und des Halters. Im Gegensatz dazu erlaubt ein Anbringen des Treibers an dem Halter vor einem Einsetzen des Treibers in das Gehäuse einen einfachen Zusammenbau der Beleuchtungsvorrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst das LED-Modul mindestens eine lichtemittierende Diode und Verdrahtungen zum elektrischen Verbinden der lichtemittierenden Diode mit dem Treiber. Nach dem Schritt eines Verbindens des LED-Moduls mit dem Halter, d.h. nach Schritt a), ragen die Verdrahtungen aus einer Unterseite des Halters vor, die einer Montageseite des Halters entgegengesetzt liegt, auf der die LED-Module montiert sind. Mit anderen Worten werden die Verdrahtungen durch den Halter geführt. Die Verdrahtungen werden vorzugsweise durch Schritt a), das heißt aufgrund der Verbindung des LED-Moduls mit dem Halter, durch den Halter geführt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den weiteren Schritt eines Lötens der Verdrahtungen an die Adapterplatte. Dadurch kann eine elektrische Verbindung zwischen dem LED-Modul, insbesondere der lichtemittierenden Diode des LED-Moduls, und der Adapterplatte vorgesehen werden. Der Lötschritt wird vorzugsweise nach Schritt a) und vor Schritt b) durchgeführt, d.h. nachdem das LED-Modul mit dem Halter verbunden worden ist und bevor der Treiber mit dem Halter verbunden wird. Um das Löten zu erleichtern, können sich die Verdrahtungen ebenfalls durch die Adapterplatte erstrecken. Löten ist ein zuverlässiges, kostengünstiges und einfach handhabbares Verfahren, um Verdrahtungen mit einer Leiterplatte elektrisch zu verbinden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren den weiteren Schritt, bei dem das Gehäuse mit einem Vergussmaterial gefüllt wird, so dass das Vergussmaterial mit dem Halter in direktem Kontakt steht und so dass der Treiber durch das Vergussmaterial eingossen ist. Vorzugsweise wird der Füllschritt durchgeführt, nachdem der Treiber in dem Gehäuse positioniert worden ist. Nachdem das Vergussmaterial in das Gehäuse gefüllt worden ist, kann das Vergussmaterial zum Beispiel durch thermisches Härten gehärtet werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das LED-Modul mit dem Halter formschlüssig verbunden. Beispielsweise wird das LED-Modul mit dem Halter durch eine Steckverbindung verbunden. Insbesondere können keine zusätzlichen Verbindungsmittel wie etwa Schrauben, Klebstoffe oder Klammern für die Verbindung des LED-Moduls mit dem Halter erforderlich sein. Dies ermöglicht ein noch kostengünstigeres und zuverlässigeres Verfahren zum Zusammenbauen der Beleuchtungsvorrichtung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst ein Bereitstellen des LED-Moduls die Schritte, bei denen mindestens eine lichtemittierende Diode an einem Kühlkörper angebracht wird, eine Abdeckung mit dem Kühlkörper mechanisch verbunden wird und Verdrahtungen der Abdeckung mit der lichtemittierenden Diode elektrisch verbunden werden. Hier werden die mechanische und die elektrische Verbindung in einem einzigen Schritt bereitgestellt. Das heißt, die Abdeckung wird an dem Kühlkörper zu der gleichen Zeit installiert, zu der die elektrische Verbindung hergestellt wird. Beispielsweise kann die Abdeckung einen Steckverbinder aufweisen, der mit einem Steckverbinder der lichtemittierenden Dioden, insbesondere einer Leiterplatte der lichtemittierenden Dioden, verbunden werden kann.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst ein Vorsehen des LED-Moduls den weiteren Schritt, bei dem ein Abdichtelement zwischen der Abdeckung und dem Kühlkörper positioniert wird. Dieser weitere Schritt wird ausgeführt, bevor die mechanische Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Kühlkörper geschaffen wird. Das Abdichtelement umrahmt die mindestens eine lichtemittierende Diode.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
- 1 zeigt eine Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2A und 2B zeigen Ausführungsformen eines LED-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2C zeigt eine Ausführungsform eines Halters für eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 2D zeigt eine Ausführungsform eines Gehäuses für eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B, 4C, 4D, 5A, 5B, 5C, 5D und 5E zeigen Ausführungsformen eines LED-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung und Ausführungsformen für ein Verfahren zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung und eines LED-Moduls gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 6A, 6B, 6C, 6D, 6E, 6F, 6G, 6H, 6I, 6J, 6K und 6L zeigen eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Detailbeschreibung der Erfindung
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Hier sind Elemente, die identisch, ähnlich sind oder einen identischen oder ähnlichen Effekt haben, mit den gleichen Bezugsziffern in den Figuren versehen. Die Figuren und die Größenbeziehungen der in den Figuren veranschaulichten Elemente untereinander sollen nicht als maßstabsgetreu betrachtet werden. Vielmehr können einzelne Elemente vergrößert veranschaulicht sein, um eine bessere Darstellung und/oder ein besseres Verständnis zu ermöglichen.
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Unter Bezugnahme auf die Explosionsdarstellung von 1 wird eine Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst ein LED-Kopfmodul 12, eine Vielzahl von LED-Seitenmodulen 11, einen Halter 2, eine Adapterplatte 32, einen Treiber 3, ein Vergussmaterial 5 und ein Gehäuse 4.
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Sowohl das LED-Kopfmodul 12 als auch das LED-Seitenmodul 11 weisen eine Vielzahl lichtemittierender Dioden 13, die auf eine Leiterplatte 114, 124 montiert sind, einen Kühlkörper 115, 125, eine Abdeckung 116, 126, ein Abdichtelement 117, 127 und Verdrahtungen 118, 128 (für das LED-Kopfmodul 12 nicht dargestellt) auf. Das jeweilige Abdichtelement 117, 127 ist zwischen der jeweiligen Abdeckung 116, 126 und dem jeweiligen Kühlkörper 115, 125 des LED-Kopfmoduls 12 oder des LED-Seitenmoduls 11 positioniert. Beispielsweise ist das Abdichtelement 117, 127 ein Dichtring wie etwa ein O-Ring. Zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann das Abdichtelement 117, 127 ein Dichtungskleber sein. Die Abdeckung 116 des LED-Seitenmoduls 11 weist ferner einen Verbinder 116 auf, durch den die Verdrahtungen 118 des LED-Seitenmoduls 11 geführt sind.
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Die LED-Seitenmodule 11 sind so an eine Scheibe 23 des Halters 2 montiert, dass die jeweilige Abdeckung 116 jedes LED-Seitenmoduls 11 von einer Mittelsäule 24 des Halters 2 abgewandt ist und die Kühlkörper 115 der LED-Seitenmodule 11 der Mittelsäule 24 zugewandt sind. Ferner sind die Kühlkörper 115 der LED-Seitenmodule 11 einander zugewandt. Der jeweilige Verbinder 161 des LED-Seitenmoduls 11 ist mit ersten Durchführungen 21 in der Scheibe 23 des Halters 2 verbunden.
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Das LED-Kopfmodul 12 ist an der Mittelsäule 24 montiert und bedeckt alle LED-Seitenmodule 11, so dass sich die Hauptverlaufsebene der LED-Seitenmodule 11 senkrecht zu einer Hauptverlaufsebene des LED-Kopfmoduls 12 erstreckt. Die Verbindung zwischen dem LED-Kopfmodul 12 und der Mittelsäule 24 ist durch eine Verbindungssäule 17 des LED-Kopfmoduls 12 vorgesehen. Die Verbindungssäule 17 kann als ein Verbinder des LED-Kopfmoduls 12 betrachtet werden. Zum Abdichten des LED-Kopfmoduls 12 in dem Bereich der Verbindungssäule 17 weist das LED-Kopfmodul 12 ein zusätzliches Abdichtelement 127 an der Verbindungssäule 17 auf. Verdrahtungen 128 des LED-Kopfmoduls 12 sind durch eine zweite Durchführung 22 des Halters 2 geführt, die in der Mittelsäule 24 (in 1 nicht dargestellt) positioniert ist.
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An einer Unterseite 2c des Halters 2, die von einer Montageseite 2a des Halters 2 abgewandt ist, auf die die LED-Module 11, 12 montiert sind, ist eine Adapterplatte 32 mit dem Halter 2 verbunden. Die Adapterplatte 32 ist zwischen einer Treiberplatte 31 des Treibers 3 und dem Halter 2 positioniert. Die Adapterplatte 32 umfasst Öffnungen 321 zum Durchführen der Verdrahtungen 118, 128 der LED-Module 11, 12. Die Adapterplatte 32 hat annähernd den gleichen Durchmesser wie die Scheibe 23 des Halters 2, wodurch ein Zusammenbauprozess vereinfacht wird. Der Treiber 3 kann elektronische Komponenten umfassen, um den lichtemittierenden Dioden 13 der LED-Module 11, 12 einen Strom bereitzustellen. Beispielsweise umfasst der Treiber 3 Widerstände, Transistoren und/oder Induktoren zum Transformieren eines Stroms und/oder einer Spannung, die durch einen Lampensockel für die Beleuchtungsvorrichtung 1 bereitgestellt werden, in einen Betriebsstrom und/oder eine Betriebsspannung für die LED-Module 11, 12.
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Der Treiber 3 ist von einem Gehäuse 4 aufgenommen. Das Gehäuse 4 weist einen ersten Gehäuseteil 41 und einen zweiten Gehäuseteil 42 auf. Der erste Gehäuseteil 41 kann eine hohle Kunststoffkomponente sein, die zum Umschließen des Treibers 3 ausgestaltet ist. Der zweite Gehäuseteil 42 kann elektrisch leitfähig ausgebildet sein, um einen durch einen Lampensockel gelieferten Betriebsstrom der Beleuchtungsvorrichtung 1 bereitzustellen. Der zweite Gehäuseteil 42 ist mit dem Treiber 3 elektrisch leitend verbunden.
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Der Treiber 3 ist durch ein Vergussmaterial 5 eingegossen und abgedichtet. Für ein einfaches Verständnis ist in 1 das Vergussmaterial 5 an der Seite, neben dem Treiber 3, dem Gehäuse 4 und dem Halter 2, angezeigt. Das Vergussmaterial 5 kann ein Silikon- und/oder ein Epoxidharz aufweisen oder kann aus solch einem Material bestehen. Das Vergussmaterial 5 wird auch teilweise in die ersten Durchführungen 21 und die zweite Durchführung 22 des Halters 2 gefüllt, wodurch auch die Verdrahtungen 118, 128 der LED-Module 11, 12 abgedichtet werden.
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Unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen der 2A und 2B werden Ausführungsformen von LED-Modulen 11, 12 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. 2A zeigt eine Ausführungsform eines LED-Kopfmoduls 12, und 2B zeigt eine Ausführungsform eines LED-Seitenmoduls 11.
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Das LED-Kopfmodul 12 und das LED-Seitenmodul 11 weisen jeweils eine Abdeckung 116, 126, einen Kühlkörper 115, 125 und Verdrahtungen 118, 128 auf. Im Fall des LED-Kopfmoduls 12 sind die Verdrahtungen 128 durch eine Verbindungssäule 17 geführt, die von dem Kühlkörper 125 des LED-Kopfmoduls 12 aus vorragt. Die jeweilige Abdeckung 116, 126 der LED-Module 11, 12 ist mit dem jeweiligen Kühlkörper 115, 125 durch Klemmen 119, 129 verbunden. Diese Klemmen 119, 129 schaffen eine mechanisch lösbare Verbindung zwischen der Abdeckung 116, 126 und dem Kühlkörper 115, 125.
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Die Abdeckung 116 des LED-Seitenmoduls 11 hat einen Verbinder 161, der an einer Seitenfläche der Abdeckung 116 positioniert ist. Verdrahtungen 118 der lichtemittierenden Diode 13 (in 2B nicht dargestellt) des LED-Seitenmoduls 11 gehen durch den Verbinder 161 und können somit von außerhalb des LED-Seitenmoduls 11 elektrisch leitend verbunden werden. Beispielsweise kann der Verbinder 161 in eine erste Durchführung 21 eines Halters 2 einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gesteckt werden, so dass das LED-Seitenmodul 11 mit dem Halter 2 formschlüssig verbunden ist und so dass die Verdrahtungen 118 durch die erste Durchführung 21 des Halters 2 gehen.
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Die Verbindungssäule 17 des LED-Kopfmoduls 12 hat die Funktion eines Verbinders des LED-Kopfmoduls 12. Hier gehen die Verdrahtungen 128 des LED-Kopfmoduls 12 durch die Verbindungssäule 17. Die Verbindungssäule 17 des LED-Kopfmoduls 12 kann in eine zweite Durchführung 22 eines Halters 2 einer Beleuchtungsvorrichtung 1 eingesetzt werden, so dass das LED-Kopfmodul 12 mit dem Halter 2 formschlüssig verbunden ist und so dass die Verdrahtungen 128 durch die zweite Durchführung 22 des Halters 2 gehen.
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Unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung von 2C wird eine Ausführungsform eines Halters 2 einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Der Halter 2 weist eine Form ähnlich einem Vakuumflansch mit einem angebrachten Rohr auf. Der Halter 2 umfasst eine Scheibe 23 und eine Mittelsäule 24, die von einer Mitte von der Scheibe 23 aus vorragt und eine Hauptverlaufsachse aufweist, die sich senkrecht zu einer Hauptverlaufsebene der Scheibe 23 erstreckt. Die Scheibe 23 umfasst mehrere erste Durchführungen 21, durch welche Verdrahtungen 118 geführt werden können und mit denen LED-Seitenmodule 11 verbunden werden können. Die LED-Seitenmodule 11 können dann mit einer Montageseite 2a der Scheibe 23 und/oder des Halters 2 verbunden werden. Ferner weist die Mittelsäule 24 eine zweite Durchführung 22 auf, durch welche Verdrahtungen 128 geführt werden können und ein LED-Kopfmodul 12 verbunden werden kann.
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Unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung von 2D wird eine Ausführungsform eines ersten Gehäuseteils 41 eines Gehäuses 4 einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Der erste Gehäuseteil 41 besteht aus einer Kombination zylindrischer und kegelstumpfartiger Formen. Das Gehäuse 41 kann zum Aufnehmen eines Treibers 3 einer Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgestaltet sein.
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Unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen der 3A bis 3D werden Ausführungsformen eines LED-Seitenmoduls 11 für eine Beleuchtungsvorrichtung 1 und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines LED-Seitenmoduls 11 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Um das LED-Seitenmodul 11 zusammenzubauen, sind ein Kühlkörper 115, eine Leiterplatte 114 mit lichtemittierenden Dioden 13, eine Abdeckung 116 und wahlweise ein Abdichtelement 117 vorgesehen (siehe 3A). Diese Komponenten des LED-Seitenmoduls 11 werden dann zusammenmontiert. Eine Verbindung kann hier durch Klemmen 119 der Abdeckung 116 vorgesehen sein (siehe 3B). Zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann die Verbindung durch das Abdichtelement 117, zum Beispiel mit einer durch das Abdichtelement 117 geschaffenen Klebebindung, vorgesehen sein. Alternativ dazu kann das LED-Seitenmodul 11 kein Abdichtelement 117 aufweisen (3C und 3D) .
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Unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen der 4A bis 4D werden Ausführungsformen eines LED-Kopfmoduls 12 für eine Beleuchtungsvorrichtung 1 und ein Verfahren zum Zusammenbauen eines LED-Kopfmoduls 12 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Wie für das LED-Seitenmodul (siehe 3A bis 3D) sind zum Zusammenbauen des LED-Kopfmoduls 12 ein Kühlkörper 125, eine Leiterplatte 124 mit lichtemittierenden Dioden 13 und eine Abdeckung 126 vorgesehen (4A). Wahlweise können Abdichtelemente 127 vorgesehen sein, die die Verbindungssäule 17 des ersten LED-Kopfmoduls 12 umgeben. Die Komponenten des LED-Kopfmoduls 12 werden dann zusammenmontiert. Wieder kann eine Verbindung durch Klemmen 129 der Abdeckung 126 vorgesehen sein (4C). Zusätzlich oder als eine Alternative dazu kann die Verbindung durch mindestens eines der Abdichtelemente 127 des LED-Kopfmoduls 12, zum Beispiel mit einer durch das Abdichtelement 127 vorgesehenen Klebebindung, vorgesehen werden. Alternativ dazu kann das LED-Kopfmodul 12 kein Abdichtelement 127 aufweisen (4B und 4D).
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Unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen der 5A bis 5E wird ein Einrichten einer elektrischen Verbindung zwischen den lichtemittierenden Dioden 13 und den jeweiligen Verdrahtungen 118, 128 der Abdeckung 116, 126 im Hinblick auf die Ausführungsformen der LED-Module 11, 12 der 3A bis 3D und 4A bis 4D im Detail erläutert. 5A und 5B zeigen hier die Verbindung für das LED-Seitenmodul 11 (siehe auch 3A bis 3D) , und 5C und 5D zeigen die Verbindung für das LED-Kopfmodul 12 (siehe auch 4A bis 4D). 5E zeigt die Verbindung allgemein.
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Zusätzlich zu den lichtemittierenden Dioden 13 ist ein Steckverbinder 181 an der jeweiligen Leiterplatte 114, 124 der LED-Module 11, 12 montiert. Der Steckverbinder 181 der Leiterplatte 114, 124 wird zum Beispiel über eine Serienschaltung mit den lichtemittierenden Dioden 13 elektrisch leitend verbunden. Die Abdeckung 116, 126 umfasst auch einen Steckverbinder 182. Der Steckverbinder 182 der Abdeckung 116, 126 wird mit den Verdrahtungen 118, 128 der Abdeckung 116, 126 elektrisch leitend verbunden.
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Wenn die Abdeckung 116, 126 an dem Kühlkörper 115, 125 befestigt wird, werden die Steckverbinder 181, 182 zusammengesteckt, und eine elektrisch leitfähige Verbindung ist eingerichtet. Beispielsweise ist der Steckverbinder 181 der Leiterplatte 114, 124 eine Steckverbinderbuchse, und der Steckverbinder 182 der Abdeckung 116, 126 ist ein Stecker (siehe 5E). Die Stifte eines Steckers können mit den Fassungen an der Steckverbinderbuchse verbunden werden, indem die beiden Verbinder zusammengesteckt werden. Durch die Steckverbinder 181, 182 kann die elektrische Verbindung zu der gleichen Zeit wie die mechanische Verbindung eingerichtet werden.
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Unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen der 6A bis 6L wird eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Zusammenbauen einer Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert.
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In einem ersten Schritt (6A, 6B, 6C) werden LED-Seitenmodule 11 und ein Halter 2 bereitgestellt, und die LED-Seitenmodule 11 werden an der Scheibe 23 des Halters 2 so fixiert, dass die jeweiligen Kühlkörper 115 der LED-Seitenmodule 11 der Mittelsäule 24 des Halters 2 zugewandt sind (6C).
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In einem zweiten Schritt (6D) wird ein LED-Kopfmodul 12 mit der Mittelsäule 24 des Halters 2 verbunden. Das LED-Kopfmodul 12 bedeckt dann die LED-Seitenmodule 11. Nach diesem Schritt sind die jeweiligen Lichtaustrittsflächen der LED-Seitenmodule 11 und des LED-Kopfmoduls 12 von der Mittelsäule 24 des Halters 2 abgewandt.
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In einem dritten Schritt (6E, 6F, 6G) wird eine Adapterplatte 32 mit einer Unterseite 2c des Halters 2 verbunden, die von den LED-Modulen 11, 12 abgewandt ist. Die Adapterplatte 32 umfasst Öffnungen 321, durch welche die Verdrahtungen 118, 128 der LED-Module 11, 12 geführt werden können. Die Adapterplatte 32 kann auch weitere Öffnungen 322 umfassen, um eine Verbindung der Adapterplatte 32 mit dem Halter 2 zu ermöglichen und das Eingießen mit einem Vergussmaterial 5 zu vereinfachen. Insbesondere sind einige der weiteren Öffnungen 322 nahe der Mitte der Adapterplatte positioniert, was folglich ein Vergussmaterial 5 durch die Adapterplatte 32 und in die Mittelsäule 24 des Halters 2 gelangen lässt. Wie in der Großansicht von 6G ersichtlich ist, ragen die Verdrahtungen 118, 128 durch die Öffnungen 321 in der Adapterplatte 32 vor. Die Verdrahtungen 118, 128 werden an die Adapterplatte 32 gelötet.
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In einem vierten Schritt (6H, 6I) wird ein Treiber 3 über eine Treiberplatte 31 mit der Adapterplatte 32 verbunden. Die Verbindung ist so vorgesehen, dass die Verdrahtungen 118, 128 der LED-Module 11, 12, die durch den Halter 2 und die Adapterplatte 32 vorragen, mit dem Treiber 3 elektrisch leitend verbunden sind (siehe auch 6I).
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Danach wird ein erster Gehäuseteil 41 eines Gehäuses 4 an dem Halter 2 installiert (6J), und das Gehäuse 4 wird mit einem Vergussmaterial 5 gefüllt (6K), so dass das Vergussmaterial 5 den Treiber 3 zumindest an Stellen, d.h. zumindest teilweise, eingießt. Schließlich wird, wie in 6L dargestellt ist, ein zweiter Gehäuseteil 42 des Gehäuses 4, der eine elektrische und mechanische Verbindung mit einem Lampensockel ermöglicht, an dem ersten Gehäuseteil 41 installiert.
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Die Erfindung ist nicht durch die auf den Ausführungsformen basierende Beschreibung beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes beliebige neue Merkmal und auch jede beliebige Kombination von Merkmalen, einschließlich insbesondere jede beliebige Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen, selbst wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst in den Patentansprüchen oder beispielhaften Ausführungsformen nicht explizit spezifiziert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beleuchtungsvorrichtung
- 11
- LED-Seitenmodul
- 114
- Leiterplatte des LED-Seitenmoduls
- 115
- Kühlkörper des LED-Seitenmoduls
- 116
- Abdeckung des LED-Seitenmoduls
- 161
- Verbinder der Abdeckung
- 117
- Abdichtelement des LED-Seitenmoduls
- 118
- Verdrahtungen des LED-Seitenmoduls
- 119
- Klemme des LED-Seitenmoduls
- 12
- LED-Kopfmodul
- 124
- Leiterplatte des LED-Kopfmoduls
- 125
- Kühlkörper des LED-Kopfmoduls
- 126
- Abdeckung des LED-Kopfmoduls
- 127
- Abdichtelement des LED-Kopfmoduls
- 128
- Verdrahtungen des LED-Kopfmoduls
- 129
- Klemme des LED-Kopfmoduls
- 13
- lichtemittierende Diode
- 17
- Verbindungssäule
- 181
- Steckverbinder der Leiterplatte
- 182
- Steckverbinder der Abdeckung
- 2
- Halter
- 2a
- Montageseite
- 2c
- Unterseite
- 21
- erste Durchführung des Halters
- 22
- zweite Durchführung des Halters
- 23
- Scheibe des Halters
- 24
- Mittelsäule des Halters
- 3
- Treiber
- 31
- Treiberplatte
- 32
- Adapterplatte
- 321
- Öffnungen in der Adapterplatte
- 322
- weitere Öffnungen in der Adapterplatte
- 4
- Gehäuse
- 41
- erster Teil des Gehäuses
- 42
- zweiter Teil des Gehäuses
- 5
- Vergussmaterial