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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit.
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Beleuchtungseinheiten
mit LEDs als Lichtquellen sind bekannt.
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Bei
einem bekannten LED-Modul ist auf einem Träger eine flexible
Leiterplatte angebracht, die eine Mehrzahl von LED-Bereichen aufweist.
Diese LEDs sind auf die flexible Leiterplatte montiert und dort
elektrisch verschaltet (
DE 103
50 913 ).
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Beleuchtungseinheit
mit einem LED-Modul im Hinblick auf eine verbesserte Stromversorgung
zu schaffen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine
Beleuchtungseinheit mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen vor.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
Beleuchtungseinheit enthält also mindestens ein LED Modul,
das beispielsweise an der Außenseite eines Gehäuses
angebracht ist. Zur Stromversorgung dient eine in dem Gehäuse
angeordnete Leiterplatte, die in üblicher Weise aufgebaut ist
und mit einer weiteren Stromversorgung verbunden ist. Mit der Leiterplatte
ist für jeden Pol des LED-Moduls ein Kontaktelement mechanisch
und elektrisch verbunden. Durch eine Öffnung der Gehäusewandung
greift ein Kopfelement für jeden Pol des LED-Moduls hindurch,
das außerhalb der Gehäusewand die elektrische
Verbindung mit dem LED-Modul und innerhalb des Gehäuses
die elektrische und mechanische Verbindung mit dem Kontaktelement
herstellt.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kopfelement
mit der Unterseite seines über seinen Schaft vorspringenden
Kopfes an der dem Gehäuse abgewandten Vorderseite des LED-Moduls
anliegt. Dieses Anliegen an einer mit jeweils einem Anschluss des
LED-Moduls verbundenen Metallisierung kann zu einer großflächigen
Anlage und damit zu geringen Übergangswiderständen führen.
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Eine
andere von der Erfindung vorgeschlagene Befestigungsmöglichkeit
besteht darin, dass das Kopfelement mit mindestens einem Kontaktstift in
eine durchkontaktierte Bohrung des LED Moduls eingepresst ist.
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Bei
dem Kopfelement handelt es sich, ebenso wie bei dem Kontaktelement,
um ein metallisches oder mindestens teilweise metallisches Element.
Es kann daher auch dazu verwendet werden, das LED-Modul zu positionieren
und gegebenenfalls auch mechanisch festzulegen. Wenn es als teilweise metallisches
Element ausgebildet ist, so weist vorzugsweise eine Hülle
oder einem Überzug aus einem isolierendem Material auf,
um es gegenüber dem Rand einer Öffnung eines aus
Metall bestehenden Gehäuses zu isolieren.
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Die
Verbindung zwischen dem Kopfelement und dem Kontaktelement kann
auf eine der zur Verbindung von metallischen Elementen üblichen
Weise geschehen. Beispielsweise kann es sich um eine Steckverbindung
handeln, die sowohl eine mechanische als auch eine elektrisch sichere
Verbindung herstellen kann.
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Es
ist aber ebenfalls möglich und liegt im Rahmen der Erfindung,
dass es sich bei der Verbindung um eine Verschraubung handelt. Es
kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Kopfelement als Hülsenelement
ausgebildet ist, beispielsweise mit einer Sacklochbohrung.
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Eine
solche Bohrung oder Sacklochbohrung kann dazu verwendet werden,
das Kopfelement mit dem Kontaktelement zu verpressen.
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Ebenfalls
möglich ist es, dass die Öffnung des als Hülsenelement
ausgebildeten Kopfelements ein Innengewinde aufweist. Mit diesem
Innengewinde kann das Kopfelement auf ein Außengewinde
des Kontaktelements aufgeschraubt werden. Dieses Außengewinde
kann mit Vorteil an einem Gewindeansatz des Kontaktelements ausgebildet
sein. Es ist auf diese Weise möglich, dass das mit dem
Kontaktelement verbundene Kopfelement mit seiner Außenfläche
bündig in die Außenfläche des Kontaktelements übergeht.
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Zur
Verbindung des Kontaktelements mit den leitenden Bereichen der Leiterplatte
kann eine der üblichen Befestigungsmethoden verwendet werden,
wie sie bei so genannten Powerelementen und Leiterplatten bekannt
sind. Insbesondere schlägt die Erfindung vor, dass das
Kontaktelement mit mehreren Kontaktstiften in durchkontaktierte
Bohrungen der Leiterplatte eingepresst ist. Dieses Einpressen führt
sowohl zu einer mechanisch sicheren als auch zu einer elektrisch
guten Verbindung zwischen dem Kontaktelement und der Leiterplatte.
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Es
ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen,
dass das Kontaktelement mit Anschlusspads in SMT verbunden wird.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die mechanische
Verbindung zwischen dem Kopfelement und dem Kontaktelement ein Abstandselement
bildet, das einen Abstand zwischen der Gehäusewand und
der Leiterplatte definiert herstellt.
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In
nochmaliger Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass
zwischen dem Kopfelement und dem Rand der Öffnung des Gehäuses, durch
das das Kopfelement hindurchgreift, ein radialer Abstand vorhanden
ist.
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Erfindungsgemäß kann
in Weiterbildung vorgesehen sein, dass das LED-Modul wärmeleitend
mit der Gehäusewand verbunden ist. Bei dem Betrieb des
LED-Moduls auftretende Wärme kann daher auf die Gehäusewand übertragen
und damit abgeleitet werden.
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Damit
das Kopfelement mit der Unterseite seines Kopfs an dem LED-Modul
angreifen kann, kann dieses erfindungsgemäß eine Öffnung
mit einem geschlossenen Rand für mindestens ein Kopfelement
aufweisen. Das Kopfelement wird also von der Vorderseite her durch
diese Öffnung hindurch geführt und dann durch
die Öffnung der Wand des Gehäuses nach innen geschoben,
wo es dann mit dem Kontaktelement verbunden wird.
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Es
ist aber ebenfalls möglich und wird von der Erfindung vorgeschlagen,
dass das LED-Modul für mindestens ein Kopfelement eine
von einem Rand des LED-Moduls ausgehende Ausnehmung aufweist, was
es bei entsprechender Dimensionierung ermöglicht, das LED-Modul
seitlich unter den Kopf des Kopfelements zu schieben.
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Das
LED-Modul kann, je nach dem gewünschten Anwendungsfall,
mehrere einzelne auch optisch voneinander getrennte LEDs aufweisen.
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Es
ist aber ebenfalls möglich, dass das LED-Modul eine großflächige
LED aufweist.
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Weitere
Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben
sich aus den Ansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme
zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, der folgenden Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand
der Zeichnung. Hierbei zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Leiterplatte mit zwei getrennte Leiterbahnen;
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2 eine
Draufsicht auf ein erstes LED-Modul;
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3 eine
Draufsicht auf ein zweites LED-Modul;
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4 eine
Draufsicht auf ein drittes LED-Modul;
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5 einen
schematischen Schnitt durch eine Gehäusewandung mit den
zur Befestigung des LED-Moduls dienenden Einzelteilen in auseinander gezogenem
Zustand;
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6 das
Ergebnis der Zusammensetzung der Einzelteile der 5;
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7 eine
der Figur zwei entsprechende Darstellung eines weiteren LED Moduls;
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8 die
Anbringung eines Kopfelements an einem LED Modul;
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9 eine
der 5 entsprechende Darstellung;
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10 eine
der 6 entsprechende Darstellung;
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11 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer Leiterplatte;
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12 schematisch
die Anbringung eines LED Moduls aus einer Richtung quer zur Darstellung der 9 und 10;
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13 stark
vereinfacht eine Art der Ausbildung von Kontaktelementen.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf eine Leiterplatte. Die Leiterplatte enthält
einen Leiterplattenträger 1, der für
die mechanische Stabilität der Leiterplatte zuständig
ist. Auf dem Träger 1 der Leiterplatte befinden
sich zwei Leiterbahnen 2, die voneinander isoliert sind.
Diese Leiterbahnen 2 stehen mit unterschiedlichem Potential
in Verbindung. An mehreren Stellen sind die Leiterbahnen verbreitert,
wobei die links in 1 zu sehenden verbreiterten
Stellen mit durchkontaktierten Löchern 3 versehen
sind. Wie im Folgenden noch gezeigt werden wird, dienen diese verbreiterten
Stellen der Leiterbahnen 2 zum Anschluss von Kontaktelementen,
so genannten Powerelementen.
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Die 2 zeigt
eine Draufsicht auf ein LED-Modul 4. Das LED-Modul 4 enthält
einen flachen Träger 5, an dem in 2 drei
LEDs 6 angebracht sind. Der Träger 5 weist
die Form eines lang gestreckten Rechtecks auf, an dessen beiden
Enden jeweils ein Loch 7 ausgebildet ist. In der in 2 dargestellten
Draufsicht ist nicht zu sehen, dass der Träger 5 als
Platte mit parallelen Oberseiten und Unterseiten ausgebildet ist.
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Bei
der Ausführungsform der 3 ist der Träger 5 wiederum
als langgestrecktes Rechteck mit Löchern 7 im
Bereich seiner beiden Enden ausgebildet. Die LED 6 weist
hier aber die Form eines langgestreckten Rechtecks auf, dessen Länge
etwa der Anordnung der drei LEDs 6 der 2 entspricht.
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Während
bei den Ausführungsformen nach 2 und 3 an
den Enden des Trägers 5 Löcher 7 mit
geschlossenem Rand angeordnet sind, zeigt 4 ein LED-Modul 4,
an dessen beiden Enden Ausnehmungen 8 vorhanden sind, die
zum Rand hin offen sind.
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Die 5 zeigt,
wie die einzelnen Teile angeordnet werden, um eine Beleuchtungseinheit
zu bilden. Es ist ein Gehäuse mit einer Gehäusewand 9 vorhanden.
An der in 5 oben dargestellten Außenseite 10 des
Gehäuses soll ein LED-Modul 4 angebracht werden.
Dieses LED-Modul 4 verläuft in 5 mit
seiner Längsrichtung senkrecht zur Zeichnungsebene. In
der Gehäusewand 9 ist eine durchgehende Öffnung 11 vorhanden.
Das LED-Modul 4 wird im Bereich dieser Öffnung 11 angeordnet.
Von der Außenseite her wird ein Kopfelement 12 mit
seinem Schaft 13 durch das Loch 7 des LED-Moduls 4 hindurch
und durch die Öffnung 11 in der Gehäusewandung 9 hindurch
gesteckt. Das Kopfelement 12 weist einen flachen gegenüber
seinem Schaft 13 radial vorspringenden Kopf 14 auf.
Der Durchmesser des Schafts 13 des Kopfelements 12 ist
kleiner als der Durchmesser des Lochs 11 in der Gehäusewandung 9,
so dass allseits ein Abstand zwischen der Außenseite des
Schafts 13 und dem Rand des Lochs 11 vorhanden
sein kann. Der Schaft 13 des Kopfelements 12 ist
von der dem Kopf 14 abgewandten Stirnseite her mit einem
Sackloch versehen, das ein Innengewinde aufweist.
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Das
Kopfelement 12 ist zum Zusammenwirken mit einem Kontaktelement 15 ausgebildet,
das auch als Powerelement bezeichnet wird. Dieses Kontaktelement 15,
das aus massivem Metall besteht, weist auf seiner in 5 unteren
Seite mehrere Kontaktstifte 16 auf. Diese haben üblicherweise
einen rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Der Anordnung
der Kontaktstifte 16 entspricht die Anordnung der durchkontaktierten
Bohrungen 3 in der Leiterbahn 2 auf den Träger 1 der
Leiterplatte. Dies ist so in 5 dargestellt.
Das Kontaktelement 15 wird mit seinen Kontaktstiften 16 in
die durchkontaktierten Bohrungen 3 eingepresst. Die Einpresstiefe
wird durch das Anliegen des Korpus des Kontaktelements 15 an
der Oberseite der Leiterbahn 2 bestimmt.
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An
der den Kontaktstiften 16 abgewandten Seite enthält
das Kontaktelement 15 einen Vorsprung 17 mit einem
Außengewinde. Auf dieses Außengewinde wird das
Kopfelement 14 aufgeschraubt. Dabei kommt die Unterseite
des Kopfs 14 des Kopfelements 12 auf der Oberseite
des Trägers 5 des LED-Moduls 4 zur Anlage
und stellt dort eine elektrische Verbindung her. Das Ergebnis dieses
Vorgangs ist in 6 dargestellt.
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Bei
der bislang behandelten Ausführungsform greift das Kopfelement 12 mit
einem verbreiterten Kopf 14 an der Oberseite des LED Moduls 4 an. Es
ist aber ebenfalls möglich, dass ein Kopfelement mit einem
LED Modul verpresst wird. Hierzu zeigt 7 eine der 2 entsprechende
Darstellung eines weiteren LED Moduls 4, bei dem zur Verbindung mit
einem Kopfelement 12' an beiden Enden des Trägers 5 durchkontaktierte
Bohrungen 20 vorhanden sind, beispielsweise vier solche Öffnungen 20.
Das zugehörige Kopfelement 12' weist an seiner
dem LED Modul 4 zugewandten Seite eine der Zahl der Bohrungen 20 entsprechende
Zahl von Kontaktstiften 21 auf, siehe 8.
Mit diesen Kontaktstiften 21 wird das Kopfelement 12' in
die Bohrungen 20 eingepresst. Dies ist schematisch in 8 dargestellt.
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Anschließend
wird das LED Modul 4, das nun an beiden Enden jeweils ein
solches Kopfstück 12' aufweist, umgedreht und
mit dem Kopfelement 12' voran durch die Öffnung 11 des
Gehäuses hindurchgesteckt, siehe 9. Dann
erfolgt eine Verpressung zwischen dem Kopfelement 12' und
dem Kontaktelement 15. Anschließend wird die Kombination
aus Kopfelement 12' und Kontaktelement 15 mit der
Leiterplatte 1 verpresst, wobei dieser Schritt sich nicht
von dem Schnitt der 6 unterscheidet. Es ist natürlich
auch möglich, dass der Vorgang des Verpressens zwischen
dem Kopfstück 12' und dem Kontaktelement 15 einerseits
und dem Kontaktelement 15 und der Leiterplatte 1 andererseits
einer anderen Reihenfolge erfolgt.
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Während
bei der Leiterplatte 1, die in 1 dargestellt
ist, beide Leiterbahnen 2 auf der Oberseite angeordnet
sind, zeigt 11 eine Leiterplatte, bei der
auf der Oberseite eine Leiterbahn 2 mit Ausnehmungen vorhanden
ist. Mit dieser auf der Oberseite vorhandenen Leiterbahn 2 sind
Gruppen von durchkontaktierten Bohrungen verbunden. Auf der gegenüberliegenden
Seite der Leiterplatte 1 ist ebenfalls eine Leiterbahn
vorhanden, die mit den anderen durchkontaktierten Bohrungen 3 verbunden
ist. Dadurch steht für jede der beiden Leiterbahnen 2 insgesamt
mehr Platz zur Verfügung.
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Es
wurde eingangs erwähnt, dass die Kopfelemente 12 auf
verschiedene Arten mit den Kontaktelementen 15 verbunden
werden können. Ein solches Anwendungsbeispiel, wo dies
besonders sinnvoll ist, zeigt die 12. Die 12 zeigt
schematisch die Anordnung eines LED Moduls mit einem Träger 5 und
einer LED 6. Für das eine Ende des Trägers 5 wird
ein Kopfelement 12' verwendet, das an seiner Unterseite
eine Sacklochbohrung aufweist, die links in 12 gestrichelt
angedeutet ist. Das zugeordnete Kontaktelement 15 weist
auf seiner Oberseite einen Ansatz 17 auf, der an die Sacklochbohrung angepasst
ist. Die Verbindung zwischen beiden Teilen geschieht durch eine
Verpressung.
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Das
dem anderen Ende des Trägers 5 des LED Moduls
zugeordnete Kopfelement 12'' weist an seiner dem Kontaktelement
zugewandten Unterseite einen Vorsprung auf, während die
nach oben gerichtete Stirnfläche des Kontaktelements 15 eine
hierzu passende Sacklochbohrung aufweist. Auch hier geschieht die
Verbindung durch eine Verpressung. Durch diese an beiden Enden des
Trägers 5 des LED Moduls unterschiedliche Arten
des Kopfelements 12 kann eine falsche Verbindung mit den
Kontaktelementen 15 vermieden werden. Hierdurch wird also ein
Verdrehschutz ermöglicht.
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Eine
weitere Sicherung gegen falsche Verbindung könnte auch
dadurch geschehen, dass die Kontaktelemente 15 an ihrer
zur Verbindung mit den durchkontaktierten Bohrungen 3 der
Leiterplatte 1 bestimmten Unterseiten Kontaktstifte 16 mit
unterschiedlichem Anordnungsbild aufweisen. Dies ist in 12 dadurch
dargestellt, dass die beiden Kontaktelemente eine unterschiedliche
Zahl von Kontaktstiften aufweisen.
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Diese
Art eines Verdrehschutzes kann natürlich nicht nur mit
dem Kopfelementen 12 geschehen, die in den Träger 5 des
LED Moduls eingepresst werden, sondern auch mit den Kopfelementen 12 der Ausführungsform
nach 5 und 6. Dies ist in 13 dargestellt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10350913 [0003]
- - DE 102005018175 [0004]