DE202008001026U1

DE202008001026U1 - Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED

Info

Publication number: DE202008001026U1
Application number: DE202008001026U
Authority: DE
Original assignee: BJB GmbH and Co KG
Current assignee: BJB GmbH and Co KG
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2018-01-25

Abstract

Anschlusselement (15) zur elektrischen Anbindung einer LED (13), die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) Kontaktelemente (39) zur Anordnung auf den Kontaktfeldern (25) aufweist, die eine lötfreie Anbindung von Anschlusskabeln (16) ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED, die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder aufweist.
LED's werden zunehmend häufiger in der Leuchtenindustrie als Ersatz für herkömmliche Lichtquellen, wie Glühlampen und Leuchtstofflampen, eingesetzt, um insbesondere energiesparende und miniaturisierende Beleuchtung zu realisieren. Beispiel für solche Beleuchtungen sind Treppenstufenbeleuchtungen, Not- und Richtungsweisende Beleuchtungen zum Kenntlichmachen von Rettungswegen aber auch in Fußböden eingelassene Leuchten zu dekorativen Zwecken. Darüber hinaus gewinnt die LED als Leuchtmittel zum Ersatz der herkömmlichen Raum- und Gebäudeausleuchtung vermehrt Bedeutung. Leuchten unter Nutzung von auf einer Platine angeordneten LED's sind beispielsweise aus DE 10 2004 004 779 A1 oder US 7,182,627 B1 bekannt.
Leuchtstarke LED's, wie sie vermehrt eingesetzt werden, haben jedoch eine höhere Verlustleistung, die sich in Form von Wärmeabgabe bemerkbar macht. Da LED's sehr wärmeempfindlich sind und insbesondere die Lebensdauer durch erhöhte Wärmezufuhr sinkt, muss eine effektive Kühlung gewährleistet werden. Hierzu ist man vielfach dazu übergegangen, die LED auf einer Platine zu montieren, deren Material, beispielsweise Aluminium, eine gute Wärmeleiteigenschaft besitzt. Die auf einer solchen Platine montierte LED wird zumeist unter Vermittlung einer sogenannten Wärmeleitpaste auf einem als Kühlkörper geeigneten Träger aufgesetzt. Dies gewährleistet ebenfalls eine effektive Wärmeabfuhr und dient somit als sogenannter Wärmesumpf.
Für bestimmte Einsatzzwecke hat es sich seitens der Hersteller eingebürgert, eine Einzel-LED auf einer sogenannten Sternplatine aufzubringen, welche mit Lötzinn versehene Kontaktfelder aufweist. Die einzelnen Sternstrahle sind durch im Wesentlichen teilkreisförmige Ausschnitte voneinander getrennt. Durch diese hindurch können Schraubenschäfte geführt werden, so dass der Schraubenkopf auf der Platine aufliegt und diese am Tragkörper hält. Die elektrischen Anschlusskabel werden mit Hilfe von gebräuchlichen Löttechniken auf den Kontaktfeldern aufgelötet.
Die Leuchtenindustrie, welche derartige LED's zur Herstellung einsetzt, bevorzugt jedoch eine lötfreie Anbindung der Anschlusskabel, da dies montagetechnisch erhebliche Erleichterungen bedeutet und den einfachen Austausch defekter LED's ermöglicht.
Eine solche lötfreie Anschlusstechnik offenbart US 2007/0070631 A1 , bei welcher mehrere auf einer Platine angeordnete LED's mittels geeigneter Anschlusstechnik in konventionelle Lampenhalter von Leuchtstofflampen einsetzbar sind. Die Lösung mag speziell für den Ersatz von Leuchtstoffröhren geeignet sein, eignet sich jedoch nicht für andere Einsatzzwecke.
Eine weitere lötfreie elektrische Anbindung von LED's im Kfz-Bereich offenbart US 2003/0183417 A1 , welche eine bajonettartige Festlegung einer LED vorschlägt, wobei die LED hier keine Platine aufweist.
Ebenfalls eine lötfreie elektrische Anbindung bei einer platinenlosen LED schlägt DE 87 11 882 U1 vor.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlusselement für auf einer Platine, insbesondere Sternplatine angeordnete LED zu schaffen, die eine lötfreie und einfach zu handhabende Anbindung der elektrischen Anschlusskabel ermöglicht.
Gelöst wird die Aufgabe von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruches 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach das Anschlusselement Kontaktelemente zur Anordnung auf den Kontaktfeldern aufweist, die eine lötfreie Anbindung von Anschlusskabeln ermöglichen.
Bei den Kontaktelementen kann es sich beispielsweise um Andruckkontakte handeln, die auf den Kontaktfeldern der Platine aufsitzen und Kontaktklemmen in Form von Steckanschlüssen zur Anbindung der Anschlusskabel tragen. Ein solches Anschlusselement ermöglicht es der Leuchtenindustrie gängige schraubenlose und lötfreie Anbindungstechniken zur Spannungsversorgung der LED zu nutzen.
Demgemäß kennzeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform dadurch, dass das Anschlusselement die Platine zumindest im Bereich der Kontaktfelder überfängt und die die Platine überfangenden Bereiche des Anschlusselementes Kontaktelemente in Form von Andruckkontakten zur Auflage auf den Kontaktfeldern halten, insbesondere wenn die Kontaktelemente Kontaktklemmen zum lötfreien und/oder schraubenlosen Anschluss von Anschlusskabeln aufweisen.
Die Herstellung von Leuchten lässt sich weiter vereinfachen, wenn das Anschlusselement die Platine zwischen sich und einem Gegenlager, insbesondere einem Kühlkörper oder einem beliebigen Tragelement hält und somit dem elektrischen Anschluss der LED und der Befestigung der LED dient, wobei das Anschlusselement insbesondere der Anbindung einer LED-Platine dient, die als Sternplatine ausgebildet ist.
Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, dass das Anschlusselement im Wesentlichen ringförmig ist und zur Platine hin offene Gehäuseschalen zur Aufnahme der Kontaktelemente aufweist und die Gehäuseschalen zusätzlich Einführöffnungen zur Aufnahme von Anschlusskabeln ausbilden. Dabei gewährleisten die Gehäuseschalen einen sicheren Sitz der Kontaktelemente in dem Anschlusselement und zusätzlich eine elektrische Isolierung.
Es ist vorgesehen, dass das Anschlusselement Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben aufweist, mittels derer das Anschlusselement festlegbar ist.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Ausnehmungen des Anschlusselementes mit den Strahlzwischenräumen der sternförmigen Platine fluchten, so dass die Befestigungsmittel zur Festlegung der Platine direkt in das Gegenlager eingreifen. Mit einem solchen Anschlusselement lässt sich die Kontaktierung zwischen Anschlusselement und den Kontaktfeldern der LED-Platine sowie die Befestigung der LED in einem Arbeitsgang erledigen, was die Leuchtenfertigung wesentlich vereinfacht.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die LED mittels eines Sockels auf der Platine angeordnet ist, der eine bestimmte Außenkontur besitzt und dass das Anschlusselement eine zumindest teilweise Konturkongruenz zur zentrierten Ausrichtung des Anschlusselementes bezüglich der LED aufweist. So ist gewährleistet, dass das Anschlusselement korrekt auf der Platine angeordnet ist.
Dabei kann das Anschlusselement in einer weiteren Ausführungsform derart ausgebildet sein, dass es an mehrere unterschiedliche Außen konturen verschiedener LED-Sockel angepasst ist, womit ein und dasselbe Anschlusselement sich auf verschiedenen Platinen zentrieren lässt. So lässt sich für mehrere unterschiedliche LED's ein gemeinsames Anschlusselement fertigen, was für die Fertigung wie auch für die Distribution solcher Anschlusselemente von erheblichem Vorteil ist.
Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, dass das Anschlusselement ein Tragteil aufweist, welches das Licht der LED beeinflussende Vorrichtungen, insbesondere das Licht richtende Optiken, hält, spielt die vorgenannte Zentriervorrichtung darüber hinaus die wesentliche Rolle, dass eine solche Lichtbeeinflussende Vorrichtung korrekt über der LED angeordnet ist. Außerdem werden bislang verwendete Halter diverser Optiken, die das Licht der LED richten, insbesondere bündeln oder streuen, in das Anschlusselement integriert, was die Zahl der Bauteile wesentlich verringert und die Herstellung vorkonfektionierter Einheiten ermöglicht.
Dabei ist vorgesehen, dass das Tragteil einstückig mit dem Anschlusselement verbunden ist oder dass das Tragteil lösbar am Anschlusselemente festgelegt ist. Im letzteren Falle ist vorgesehen, dass das Tragteil und das Anschlusselement zur lösbaren Festlegung aneinander Rastmittel ausbilden.
Wenn sich Tragteil und Anschlusselement voneinander lösen lassen, besteht die Möglichkeit, Anschlusselemente inklusive Optikhalter nach einem Baukastensystem vorzufertigen und zur Verfügung zu stellen.
Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigen:
1 eine Explosionsansicht einer LED-Leuchte mit erfindungsgemäßen Anschlusselement und Optikhalter, montiert auf einen ebenen Träger,
2 die Leuchte gemäß 1 in zusammengesetztem Zustand,
3 das erfindungsgemäße Anschlusselement gemäß 1,
4 die Leuchte gemäß 2 in teilweise aufgebrochener Darstellung,
5 und 6 LED's mit unterschiedlichen Sockelaußenkonturen auf je einer Sternplatine mit zugehörigem Anschlusselement,
7 LED auf Sternplatine mit einem Universalanschlusselement.
In den Figuren ist eine LED-Leuchte insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen. Die Leuchte 10 umfasst eine Sternplatine 12 mit darauf angeordneter LED 13, ein mittels Schrauben 14 auf dem Leuchtenträger montierbares Anschlusselement 15, welches der lötfreien Anbindung von Anschlusskabeln 16 dient, einen Optikhalter 17 und eine Optik 18, montiert auf einen Leuchtenträger 11.
Der Leuchtenträger 11 hat für die Leuchte 10 eine Doppelfunktion. Zum einen ist die Leuchte 10 mittels der Schrauben 14 auf dem Leuchtenträger befestigt, zum anderen dient der Leuchtenträger der Abfuhr der Wärme, welche beim Betrieb der LED 13 entsteht. Daher ist der Leuchtenträger 11 wie auch die Sternplatine 12 aus einem gut wärmeleitfähigen Material, zumeist aus Aluminium, gefertigt. Zur Aufnahme der Schäfte 19 der Befestigungsschrauben 14 dienen Bohrungen 20.
Der Sternplatine 12 ist vorliegend sechsstrahlig ausgebildet, wobei jeder Strahl 21 der Sternplatine 12 durch eine im Wesentlichen teilkreisförmige Ausnehmung 22 von seinem jeweils benachbarten Strahl beabstandet ist. Auf der Oberseite der Sternplatine ist die LED 13 in einem LED-Sockel 23 angeordnet und steht über Kontaktfüße 24 und nicht dargestellte Leiter bahnen mit Kontaktfeldern 25, die ebenfalls auf der Oberseite der Sternplatine 12 befindlich sind, in Verbindung.
Die Kontaktfelder 25 sind üblicherweise mit Lötzinn belegt, um auf einfache Weise eine Lötverbindung mit Anschlusskabeln einzugehen. Solche Kontaktfelder 25 lassen sich auch als Lötfelder bezeichnen.
Das erfindungsgemäße Anschlusselement 15 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet und sitzt im zusammengesetzten Leuchtenzustand gemäß 2 auf der Sternplatine 12 auf. Der Ringinnenraum 26, der von einem Kragenelement 27 umgeben ist, dient zur Aufnahme der LED 13 samt Sockel 23.
Das Kragenelement 27 bildet zunächst zwei Gehäuseschalen 28 in sich gegenüberliegenden Umfangsbereichen und dazwischen liegend zur Kooperation mit dem Optikhalter 17 vorgesehene Rastelemente in Form von nach innen weisenden Rastnasen 29 aus. Jede Gehäuseschale 28 ist zur Sternplatine 12 hin geöffnet und weist zur Außenseite des Kragenelementes 27 hin Anschlusskabeleinführöffnungen 30 auf, durch welche abisolierte Enden 31 der Anschlusskabel 16 in eine in den Gehäuseschalen 28 einliegende Kontaktklemme eingeführt werden. Zur Positionierung des Anschlusselementes 15 auf der Sternplatine 12 bildet das Kragenelement 27 Positionierungsnasen 32 aus, welche bei Auflage auf der Sternplatine 12 in zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen 22 eingreifen. Ebenfalls mit Ausnehmungen 22 fluchtend bildet auch das Anschlusselement 15 teilkreisförmige Ausnehmungen 33 aus, vorliegend zwei.
Der Optikhalter 17 ist ein im wesentlichen kreisringförmiges Element, welches auf seiner zur Platine 12 hin weisenden Unterseite zunächst Gegenrastnasen 34 ausbildet, mittels derer er über die kragenelementseitigen Rastnasen 29 auf dem Anschlusselement 15 aufrastbar ist. Zur Oberseite hin gerichtete Rastelemente 35 dienen der Halterung der Optik 18. Die Kontur des Optikelementes 18 aufnehmende Halteteile 36, Positionierungs nuten 37 oder Positionierungsstege 38 dienen der korrekten Lageausrichtung der Optik 18.
In 3 ist noch einmal das Anschlusselement 15 dargestellt, wobei die zum Betrachter weisende Gehäuseschale 28 teilweise aufgebrochen ist und die Ansicht auf das innenliegende Kontaktelement 39 gestattet.
Das Kontaktelement 39 weist einen Andruckkontakt in Form eines zur Sternplatine 12 gerichteten Federbeinchens 40 auf, das zur Auflage auf Kontakt- bzw. Lötfeldern 25 vorgesehen ist. Ein im Bereich der Anschlusskabeleinführöffnung 30 gelegener Klemmschenkel 41 des Kontaktelementes 39 hat als Gegenlager einen Kontaktschenkel 42. Der Klemmschenkel 41 ist gegen die Kontaktschenkel 42 federrückstellelastisch vorgespannt und wird beim Einführen des abisolierten Endes 31 eines Anschlusskabels 16 aus einer Ruhelage verdrängt. Er hält das Anschlusskabel 16 elektrisch kontaktierend gegen die Einschubrichtung fest.
Der Zusammenbau der in den 2 und 4 dargestellten LED-Leuchte geschieht wie folgt:
Die Sternplatine 12 wird auf den Leuchtenträger 11 aufgesetzt, so dass teilkreisförmige Ausnehmungen 22 fluchtend über den Bohrungen 20 des Leuchtenträgers 11 angeordnet sind. Auf die Sternplatine 12 wird das Anschlusselement 15 aufgesetzt, wobei Positionierungsnasen 32 in Ausnehmungen 22 der Sternplatine 12 eingreifen. Dies gewährleistet den korrekten Sitz der Federbeinchen 40 auf den Kontakt- bzw. Lötfeldern 25 für alle marktüblichen Sternplatinen 12 und sorgt für eine korrekte Positionierung der anschlusselementseitigen Ausnehmungen 33. Durch die miteinander fluchtenden Ausnehmungen 33 und 22 werden die Schäfte 19 der Schrauben 14 in die Bohrungen 20 des Leuchtenträgers 11 eingeführt. Beim Anziehen der Schrauben 14 halten die Schraubenköpfe 43 das Anschlusselement 15 und die Sternplatine 12 zwischen sich und dem Leuchtenträger 11. Nach Montage von Anschlusselement 15 und Sternplatine 12 wird der Optikhalter 17 auf dem Anschlusselement 15 verrastet und schließlich die Optik 18 aufgesetzt.
4 zeigt die zusammengesetzte LED-Leuchte 10 noch einmal in teilweise aufgebrochener Seitenansicht. Hier ist noch einmal ersichtlich, wie das Kontaktelement 39 mit seinem Federbeinchen 40 einen Andruckkontakt und mit seinem Schenkel 41 und Kontaktschenkel 42 einen Klemmkontakt zur elektrischen Anbindung der LED 13 ausbildet. Auch die Verrastung zwischen Anschlusselement 15 und Optikhalter 17 mittels der Rastnasen 29 und Gegenrastnasen 34 ist sehr gut erkennbar. Schließlich ist dargestellt, wie die Schraubenschäfte 19 die nicht mit Bezugsziffern versehenen Ausnehmungen 22 und 33 von Sternplatine 12 und Anschlusselement 15 durchgreifen. Ebenso ist das Einrasten des Optikelementes 18 im Optikhalter 17 sehr gut erkennbar.
Die 5 bis 7 zeigen jeweils in Draufsicht eine Sternplatine 12 mit einer LED 13, die jeweils in einem LED-Sockel 23 gelagert ist, wobei die LED-Sockel 23 unterschiedliche Außenkonturen aufweisen. Jeweils zugehörig sind Anschlusselemente 15 in Draufsicht dargestellt, die sich durch unterschiedliche Ausschnittskonturen des die LED 13 aufnehmenden Ringinnenraumes 26 auszeichnen. Wie auf den ersten Blick ersichtlich ist, entspricht die Innenkontur 26 des Ringinnenraumes in 5 der Außenkontur des Sockels 23.
In 6 hingegen entspricht die Innenkontur des Ringinnenraumes 26 nur teilweise der Sockelaußenkontur. Neben einer entsprechenden Konturkongruenz sind Aussparungen für die aus dem Sockel 23 austretenden Kontaktfüße 24 gebildet. Die Kontur des Ringinnenraumes 26 stimmt jedoch derart ausreichend mit der Außenkontur des LED-Sockels 23 überein, dass das Anschlusselement 15 bezüglich der LED 13 optisch zentriert auf der Sternplatine 12 angeordnet ist. Dies ergibt insgesamt eine höhere Präzision im Zusammenwirken aller Bauteile im Vergleich zu der vorab beschriebenen Ausrichtung von Anschlusselement 15 und Sternplatine 12 zwecks alleiniger Absicherung der elektrischen Kontaktierung.
In 7 ist hingegen ein Anschlusselement 15 dargestellt, dessen Ringinnenraum 26 vollkommen frei geschnitten ist und keine Konturkongruenz zu einem der dargestellten Sockel 23 zeigt. Ein solches Anschlusselement wäre für jede in den 5 bis 7 gezeigte Sternplatine 12 geeignet.
An den Kontaktfeldern 25 der Sternplatine 12 und auf den Gehäuseschalen 28 des Anschlusselementes 15 sind Angaben zur Polarität +/– vorhanden, die bei der elektrischen Beschaltung der LED13 beachtet werden müssen. Die korrekte Zuordnung muss durch den Montagevorgang sichergestellt sein. Es ist aber auch denkbar, durch eine Art Verschlüsselung bestimmter Konturen von Sternplatine 12 und Anschlusselement 15 lediglich eine lagerichtige Montageposition zu erzeugen, etwa durch eine zusätzliche Bohrung in der Sternplatine 12 und einen korrespondierenden Zapfen am Gehäuse des Anschlusselementes 15.
Zusammenfassend ist ein ausgesprochen einfach aufgebautes Anschlusselement 15 für LED's 13 dargestellt, mittels dessen eine lötfreie elektrische Anbindung der auf einer Sternplatine 12 angeordneten LED 13 und gleichzeitig die Festlegung der Sternplatine 12 auf einem Trägerelement, wie einem Kühlkörper, möglich ist.

Claims

Anschlusselement (15) zur elektrischen Anbindung einer LED (13), die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder (25) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) Kontaktelemente (39) zur Anordnung auf den Kontaktfeldern (25) aufweist, die eine lötfreie Anbindung von Anschlusskabeln (16) ermöglichen.
Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) die Platine zumindest im Bereich der Kontaktfelder (25) überfängt und die die Platine überfangenden Bereiche des Anschlusselementes (15) Kontaktelemente (39) in Form von Andruckkontakten (40) zur Auflage auf den Kontaktfeldern (25) halten.
Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (39) Kontaktklemmen (41, 42) zum lötfreien und/oder schraubenlosen Anschluss von Anschlusskabeln (16) aufweisen.
Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) die Platine zwischen sich und einem Gegenlager, insbesondere einem Kühlkörper hält und somit dem elektrischen Anschluss der LED (13) und der Befestigung der LED (13) dient.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine der LED (13) als Sternplatine (12) ausgebildet ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) im wesentlichen ringförmig ist und zur Platine hin offene Gehäuseschalen (28) zur Aufnahme der Kontaktelemente (39) aufweist und die Gehäuseschalen (28) zusätzlich Einführöffnungen (30) zur Aufnahme von Anschlusskabeln (16) ausbilden.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) Ausnehmungen (33) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln, insbesondere Schrauben (14) aufweist, mittels derer das Anschlusselement (15) festlegbar ist.
Anschlusselement nach Anspruch 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (33) des Anschlusselementes (15) mit den Strahlzwischenräumen der sternförmigen Platine (12) fluchten, so dass die Befestigungsmittel zur Festlegung der Platine (12) direkt in das Gegenlager eingreifen.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (13) mittels eines Sockels (23) auf der Platine angeordnet ist, der eine bestimmte Außenkontur besitzt und dass das Anschlusselement (15) eine zumindest teilweise Konturkongruenz zur zentrierten Ausrichtung des Anschlusselementes (15) bezüglich der LED (13) aufweist.
Anschlusselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturkongruenz des Anschlusselementes (15) an unterschiedliche Außenkonturen verschiedener LED Sockel (23) angepasst ist.
Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) ein Tragteil aufweist, welches das Licht der LED (13) beeinflussende Vorrichtungen, insbesondere das Licht richtende Optiken (18), hält.
Anschlusselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil einstückig mit dem Anschlusselement (15) verbunden ist.
Anschlusselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil lösbar am Anschlusselement (15) festgelegt ist.
Anschlusselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil und das Anschlusselement (15) zur lösbaren Festlegung aneinander Rastmittel (27, 34) ausbilden.