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Die
Erfindung betrifft ein LED-Modul bestehend aus wenigstens einer
auf einer Leiterplatte angeordneten LED, welche jeweils eine sogenannte Einbettung
mit einer Linse aufweist, mit welcher die LED aus der Leiterplattenebene
vorsteht.
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Lichtquellen
bestehend aus mehreren auf einer Leiterplatte angeordneten LED sind
schon seit geraumer Zeit bekannt. Eine solche LED besteht aus einem
Anoden-Anschluss,
einem Kathoden-Anschluss, sowie einem ”Napf”, in welchen ein LED-Kristall
eingesetzt ist. Dieser LED-Kristall
steht über
einen Bonddraht mit dem Anoden-Anschluss
in Verbindung. Zum Schutz sowohl des Kathoden-Anschlusses als auch des Anoden-Anschlusses
sowie des LED-Kristalls sind diese Bauteile in eine sog. ”Einbettung” eingebettet,
welche in der Regel aus einem Kunststoff besteht. Diese Einbettung
bildet in der Regel eine Art Linse, so dass der vom LED-Kristall
emittierte Lichtstrahl möglichst
großflächig abgestrahlt
wird, um eine Blendwirkung des Betrachters möglichst zu verringern.
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Da
solche LED zwischenzeitlich eine auch für Beleuchtungszwecke ausreichende
Lichtstärke aufweisen,
ist man in jüngster
Zeit vermehrt dazu übergegangen,
solche LED auch für
Leuchten verschiedenster Art einzusetzen. Insbesondere ist es bekannt,
solche LED auf einer langgestreckten Platine mehrfach hintereinander
anzuordnen und diese Platine zusammen mit den LED in einem gemeinsamen
Gehäuse
unterzubringen. Um die Lichtverteilung möglichst zu optimieren, werden
strangförmig ausgebildete,
eben, halbzylindrisch oder halbelliptisch geformte, als eine Art
Streuscheibe dienende Lichtverteilerleisten eingesetzt. Diese Lichtverteilerleisten
weisen in der Regel eine glatte Außenfläche und eine strukturierte,
zu den LED hin liegende Innenfläche
auf. Diese Innenstruktur kann dabei aus einer Vielzahl von leistenförmig ausgebildeten,
sich über
die gesamte Länge
der Lichtverteilerleiste ersteckende ”Prismenstege” bestehen.
Damit lässt
sich eine Lichtausbreitung ausgehend von den LED über einen
Abstrahlwinkel von bis zu 180° quer
zur Längsausdehnung
der Leuchte erreichen.
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Um
eine solche Leuchte auch im Außenbereich
einsetzen zu können,
ist es erforderlich, diese Leuchte vollumfänglich abzudichten, um eine
Beschädigung,
insbesondere durch eindringende Feuchtigkeit, sicher zu verhindern.
Daher ist man dazu übergegangen,
solche für
den Außenbereich oder
für Feuchträume vorgesehenen
Leuchten durch Klebetechnik abzudichten. D. h., dass das Gehäuse, in
welchem die Platine mit den LED eingebettet ist, mit der Lichtverteilerleiste
sowie stirnseitig vorgesehenen Verschlusskappen vollumfänglich miteinander verklebt
sind, so dass eine absolute Dichtigkeit erreicht wird. Diese Art
der Abdichtung hat allerdings den Nachteil, dass die leiterglatte
mit der oder den LED im Schadensfall nicht merh ausgetauscht werden
kann und somit die komplette Leuchte ersetzt werden muss.
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Demgemäß liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein dichtes LED-Modul zur Verfügung zu stellen,
bei welchem insbesondere zu Reparaturzwecken die Leiterplatte mit
der oder den LED einfach ausgetauscht werden kann.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
ein die LED abdeckender Lichtleitkörper vorgesehen ist, welcher über einem
Montagerahmen auf einer die Leiterplatte aufnehmenden Gehäuseplatte
feststehend montierbar ist und, dass zwischen dem Montagerahmen
und der Gehäuseplatte
eine Dichtung vorgesehen ist und insbesondere, dass die Dichtung
in einer Aufnahmenut des Montagerahmens auswechselbar aufgenommen
ist. Sind auf der Leiterplatte mehrere LED vorgesehen, so kann der Lichtleitkörper auch
alle LED gemeinschaftlich aufnehmen, so dass diese gemeinsam durch
den dicht auf die Gehäuseplatte
aufgesetzten Lichtleitkörper gegen äußere Einflüsse, insbesondere
Feuchtigkeit geschützt
sind. Zur feststehenden Montage des Lichtleitkörpers auf der Gehäuseplatte
können
verschiedenartige Befestigungsmittel, wie beispielsweise Rastverbindungen
vorgesehen sein.
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Für eine einfache
lösbare
Verbindung zwischen dem Lichtleitkörper und der Gehäuseplatte kann
der Montagerahmen gemäß Anspruch
2 mit der Gehäuseplatte
lösbar
verschraubt sein.
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Gemäß Anspruch
3 kann vorgesehen sein, dass der Montagerahmen und der Lichtleitkörper als einstückiges Bauteil
ausgebildet sind. Da zur Herstellung des Lichtleitkörpers vorzugweise
entsprechend geeignete Kunststoffe verwendet werden, wird durch diese
Ausgestaltung eine äußerst kostengünstige Herstellung
des gesamten Lichtleitkörpers
zusammen mit dem Montagerahmen erreicht. Des Weiteren sind zur Abdichtung
zwischen dem Lichtleitkörper und
dem Montagerahmen keinerlei zusätzliche
Dichtungsmaßnahmen
erforderlich, welche ansonsten vorzugweise durch eine Kleb-, Schweißverbindung oder
auch durch Verguss zu realisieren wären.
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Weiter
kann gemäß Anspruch
4 vorgesehen sein, dass der Lichtleitkörper mit zur Leiterplatte hin gerichteten
Stützzapfen
versehen ist, welche mit der Leiterplatte insbesondere mit entsprechend
in der Leiterplatte angeordneten Aufnahmebohrungen feststehend und
lösbar
in Eingriff bringbar sind. Durch diese Ausgestaltung ist insbesondere
eine präzise Ausrichtung
des Lichtleitkörpers
relativ zur LED-Leiterplatte bei deren Montage sichergestellt.
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Gemäß Anspruch
5 kann vorgesehen sein, dass der Lichtleitkörper eine Montageplatte aufweist, welche
sowohl die Lichtleitelemente als auch die Lichteinkopplungselemente
gemeinsam aufnimmt und, dass die Leichtleitelemente und die Lichteinkopplungselemente
einstückiger
Bestandteil der Montageplatte sind. Die Lichteinkopplungselemente und
die jeweils zugeordneten Lichtleitelemente liegen sich dabei fluchten
bezüglich
der Ebene der Montageplatte ge genüber, so dass insbesondere die spritzgießtechnische
Herstellung erheblich vereinfacht wird.
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Ergänzend sei
hier angemerkt, dass auch ”nur” mehrere
LED-Leiterplatten in entsprechender Gesamtstruktur miteinander kombinierbar
sind, welche dann entsprechend auf einer gemeinsamen Gehäuseplatte
angeordnet werden. Hierzu kann dann ein ebenfalls für alle LED-Leiterplatten
einheitlicher Lichtleitkörper
vorgesehen sein, welcher lösbar
mit der Gehäuseplatte
in Verbindung steht.
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Anhand
der Zeichnung wird nachfolgend beispielhaft eine Ausführungsvariante
eines erfindungsgemäßen LED-Moduls
näher erläutert. Dabei
ist die beschriebene Ausführungsform
lediglich beispielhaft zu sehen. Je nach Anforderung können die
einzelnen Bestandteile des LED-Moduls auch in anderer Art und Weise
ausgestaltet sein. Es zeigt:
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1 eine
perspektivische Unterabsicht eines Lichtleitkörpers;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Montagerahmens, mittels welchem
der Lichtleitkörper
aus 1 an einer Gehäuseplatte
feststehend montierbar ist;
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3 eine
perspektivische Draufsicht des Lichtleitkörpers aus 1 in
seinem im Montagerahmen aus 2 eingesetzten
Zustand;
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4 eine
perspektivische Explosionsdarstellung eines Dichtungselementes zusammen
mit einer Gehäuseplatte;
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5 eine
perspektivische Unteransicht des in den Montagerahmen aus 2 eingesetzten Lichtleitkörpers aus 1;
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6 eine
perspektivische Draufsicht einer Leiterplatte mit aufgesetzten LED,
welche mit dem Lichtleitkörper
aus 1 optisch koppelbar sind;
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7 eine
Schnittdarstellung VII-VII aus 6 eines
vollständig
montierten als Lichtquelle dienenden LED-Moduls;
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1 zeigt
eine perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsvariante
eines Lichtleitkörpers 1.
Wie aus 1 ersichtlich ist, bildet dieser Lichtleitkörper 1 eine
Montageplatte 2, welche etwa dreiecksförmig bzw. trapezförmig ausgebildet
ist. Im Umfangsbereich ist die Montageplatte 2 abgesetzt ausgebildet
und weist einen nach außen
vorstehenden, beim vorliegenden Ausführungsbeispiel vollständig umlaufenden
Montagesteg 3 auf.
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Des
Weiteren ist aus 1 erkennbar, dass die Montageplatte 2 mehrere
in der perspektivischen Darstellung nach unten vorstehende Lichtleitelemente 4 bis 17 aufweist.
Diese Lichtleitelemente 4 bis 17 sind in 1 schematisch
dargestellt und dienen jeweils als Auskopplungsoptik für jeweils
eine oberhalb dieser Lichtleitelemente 4 bis 17 angeordnete
LED.
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Weiter
ist aus 1 ersichtlich, dass die Lichtleitelemente 4 bis 17 unterschiedliche
Höhen aufweisen
können.
Dadurch wird gewährleistet,
dass sich die aus den einzel nen Lichtleitelementen austretenden
Lichtströme
nicht durch ein benachbartes Lichtleitelement 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 und/oder 17 in
ihrer jeweiligen Abstrahlrichtung behindert werden können.
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2 zeigt
einen Montagerahmen 20, über welchen der Lichtleitkörper aus 1 beispielsweise auf
einer Gehäuseplatte
feststehen und auswechselbar montierbar ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
bildet der Montagerahmen 20 einen inneren, der Formgebung
der Montageplatte 2 des Lichtleitkörpers 1 aus 1 angepassten,
umlaufenden, nach unten vorstehenden Haltesteg 21. Dieser
Haltesteg 21 weist im Bereich seiner unteren, umlaufenden
Endkante 22 einen nach innen vorstehenden, ebenfalls umlaufenden
Anschlagsteg 23 auf. Der Haltesteg 21 ist mit
seinem Anschlagsteg 23 auf die Abmessungen der Montageplatte 2 mit
ihrem Montagesteg 3 derart abgestimmt, dass die Montageplatte 2 passend
in den Haltesteg 21 einsetzbar ist. Im fertig montierten
Zustand liegt dabei der Montagesteg 3 der Montageplatte 2 oberseitig
am Anschlagsteg 23 an. Dabei kann für eine ortsfeste und dichte
Fixierung der Montageplatte 2 im Haltesteg 21 eine
Klebverbindung oder auch eine Schweißverbindung vorgesehen sein.
Durch diese Verbindungsart wird in einfacher Weise eine optimale
Abdichtung zwischen der Montageplatte 2 mit ihrem Montagesteg 3 und
dem Haltesteg 21 mit seinem Anschlagsteg 23 erreicht.
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Weiter
ist aus 2 ersichtlich, dass der Montagerahmen 20 im
Bereich der umlaufenden Oberkante 24 des umlaufenden Haltesteges 21 beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
einen umlaufenden Montageflansch 25 aufweist. Dieser Mon tageflansch 25 erstreckt
sich ausgehend vom Haltesteg 21 nach außen und weist beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
mehrere Durchgangsbohrungen 26 auf. Über diese Durchgangsbohrungen 26 kann
somit der gesamte Montagerahmen 20 beispielsweise auf eine
Gehäuseplatte
aufgeschraubt werden.
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3 zeigt
eine perspektivische Oberansicht des Lichtleitkörpers 1 in seinem
im Montagerahmen 20 eingebauten Zustand. Hierbei ist erkennbar, dass
der umlaufende, nach außen
vorstehende Montagesteg 3 am umlaufenden Haltesteg 21 des
Montagerahmens 20 passend anliegt.
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Des
Weiteren ist aus 3 erkennbar, dass der Lichtleitkörper 1 innenseitig
mehrere Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 bildet.
Diese Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 sind
jeweils als eine Art paraboloidischer Rotationskörper ausgebildet und dienen
jeweils zur Aufnahme des Lichtstromes einer dem jeweiligen Lichteinkopplungselement 30 bis 43 zugeordneten
LED. Um eine möglichst
optimale Lichtaufnahme durch die Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 zu
erreichen, ist jedes der Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 jeweils
mit einer sphärisch nach
innen gewölbten
Einsenkung 44 bis 57 versehen. In diese Einsenkungen 44 bis 57 wird
jeweils eine LED derart positioniert, dass ein von der jeweiligen
LED emittierter Lichtstrom an der Grenzfläche des jeweiligen Lichteinkopplungselementes 30 durch deren
paraboloidische Ausbildung total reflektiert und im Wesentlichen
senkrecht zur Montageplatte 2 nach unten durch die Lichtleitelemente 4 bis 17 parallel verlaufend
hindurch geleitet wird. Damit findet durch diese Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 eine gleichmäßige Verteilung
des von der jeweiligen LED emittierten Lichtstromes zu den jeweiligen
Oberflächen
der jeweils zugeordneten Lichtleitelemente 4 bis 17 statt.
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Des
Weiteren ist aus 3 erkennbar, dass beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel
innenseitig, zwischen den Lichteinkopplungselementen 30 bis 43 insgesamt
vier Stützzapfen 58, 59, 60 und 61 vorgesehen
sind, über
welche die Montageplatte 2 im montierten Zustand zusätzlich auf
einer Leiterplatte oder auf einer Gehäuseplatte positionsgenau abgestützt wird.
Hierdurch wird unter anderem auch sichergestellt, dass eine unabsichtliche
Deformierung der Montageplatte 2 insbesondere bei thermischer
Belastung ausgeschlossen ist.
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An
dieser Stelle sei angemerkt, dass der Lichtleitkörper 1 und der Montagerahmen 20 auch einstückig ausgebildet
sein können,
wodurch insbesondere zusätzliche
Dichtungsmaßnahmen
zwischen diesen beiden Bauteilen zu deren Montage überflüssig sind.
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Weiter
ist aus 3 ersichtlich, dass der Montageflansch 25 des
Montagerahmens 20 eine umlaufende Aufnahmenut 27 bildet,
welche in unmittelbarer Nachbarschaft des Haltesteges 21 des
Montagerahmens 20 angeordnet ist. In diese Aufnahmenut 27 ist
eine entsprechend gestaltete elastische Dichtung 65 einsetzbar,
welche beispielhaft in 4 dargestellt ist.
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Des
Weiteren zeigt 4 eine Gehäuseplatte 66, auf
deren ebener Unterseite 67 der Montagerahmen 20 mit
seinem Montageflansch 25 aufsetzbar ist. Durch die vorgesehen
elastische Dichtung 65 in der Aufnahmenut 27 ist
somit eine hermetische Abdichtung zwischen dem Montagerahmen 20 und
der Gehäuseplatte 66 erreichbar.
Dabei kann, wie dies aus 4 ersichtlich ist, die Gehäuseplatte 66 mit mehreren
Bohrungen 70 versehen sein, welche in ihrer Anordnung in
der Gehäuseplatte 66 auf
die Anordnung der Durchgangsbohrungen 26 des Montageflansches 25 des
Montagerahmens 20 angepasst sind.
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Somit
ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel
der Montagerahmen 20 unterseitig an der Gehäuseplatte 66 beispielsweise
mittels entsprechender Schrauben und Muttern feststehend und lösbar verbindbar.
Diese Bohrungen 70 können
als glatte Durchgangsbohrungen oder auch als Gewindebohrungen ausgebildet
sein. Durch diese spezielle Ausgestaltung ist somit eine entsprechende,
mit LED bestückte
Leiterplatte in einfacher Weise im Schadensfall auswechselbar. Anstatt
solcher Schraubverbindungen sind beispielsweise auch Rastverbindungen denkbar,
sofern die Dichtung 65 entsprechend elastisch nachgiebig
ausgestaltet ist.
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5 zeigt
nochmals eine Unteransicht des Lichtleitkörpers 1 in seinem
im Montagerahmen 20 montierten Zustand. Es ist auch aus
dieser 5 erkennbar, dass insbesondere die Lichtleitelemente 4 bis 17 einander
unmittelbar benachbart angeordnet sind, so dass hier eine kompakte
Einheit gebildet wird.
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6 zeigt
beispielhaft eine mögliche
Ausgestaltungsvariante der oben erwähnten Leiterplatte 75.
Diese Leiterplatte 75 ist mit mehreren LED 76 bis 89 ausgestattet,
welche in ihrer Anordnung entsprechend der Anordnung der Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 des
Lichtleitkörpers 1 auf
der Leiterplatte 75 feststehend angeordnet sind. Des Weiteren
weist die Leiterplatte 75 vier Aufnahmebohrungen 90, 91, 92 und 93 auf,
welche jeweils mit einem der Stützzapfen 58 bis 61 des
Lichtleitkörpers 1 feststehend
in Eingriff bringbar sind. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel
sind noch weitere Durchgangsbohrungen 95, 96 und 97 vorgesehen, über welche
die Leiterplatte 75 beispielsweise unterseitig mit der
Gehäuseplatte 66 verschraubbar
ist. Dabei kann zwischen dieser Leiterplatte 75 und der
Gehäuseplatte 66 eine Wärmeleitfolie
oder dgl. vorgesehen sein, um eine möglichst optimale Wärmeabfuhr
im Betrieb an die Gehäuseplatte 66 zu
erreichen. Dabei kann diese Gehäuseplatte 66 auch
mit Kühlkörpern, Kühlrippen oder
dgl. versehen sein, wodurch die Wärmeabfuhr erheblich verbessert
wird.
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Im
montierten Zustand ragen die LED 76 bis 89 mit
ihren jeweiligen sphärisch
gewölbt
ausgebildeten Linsen 100 bis 113 in die jeweils
zugeordneten Einsenkungen 44 bis 57 der Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 definiert
hinein, so dass der in die Lichteinkopplungselemente 30 bis 43 eintretende Lichtstrom
beispielsweise im Wesentlichen parallel durch die Lichteinkopplungselemente 30 bis 34 zum jeweilig
zugeordneten Lichtleitelement 4 bis 17 hindurchgeleitet
wird. Entsprechend der Ausgestaltung der Lichtleitelemente 4 bis 17 wird
der Lichtstrom in unterschiedliche sich evtl. teilweise überdeckende Richtungen
abgelenkt, so dass sich eine möglichst gleichmäßige Leuchtdichte
auf einem auszuleuchtenden Untergrund ergibt.
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Des
Weiteren ist aus 6 ersichtlich, dass die Leiterplatte 75 im
Bereich der LED 76 und 88 mit einem schema tisch
dargestellten elektrischen Anschlussstecker 115 versehen
ist, über
welchen allen LED 76 bis 89 gemeinsam die erforderliche
Energie zuführbar
ist.
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7 zeigt
einen Schnitt VII-VII durch die Leiterplatte 75 in ihrem
auf der Gehäuseplatte 66 montierten
Zustand. Des Weiteren ist unterseitig an der Gehäuseplatte 66 der Lichtleitkörper 1 zusammen
mit dem Montagerahmen 20 aufgesetzt. Es ist erkennbar,
dass im Bereich des Montageflansches 25 die Dichtung 65 eingesetzt
ist und somit der Montagerahmen 20 über diese Dichtung 65 gegenüber der
Gehäuseplatte 66 vollständig umlaufend
abgedichtet ist. Der Lichtleitkörper 1 ist
dicht mit seiner Montageplatte 2 in den Haltesteg 21 mit
seinem Montagesteg 3 eingesetzt und liegt mit diesem Montagesteg 3 am
nach innen vorstehenden, umlaufenden Anschlagsteg 23 des
Haltesteges 21 an. Als Verbindung kommen hier Kleb- oder
Schweißverbindungen in
Betracht. Auch können,
wie bereits oben erwähnt, der
Montagerahmen 20 und der Lichtleitkörper 1 einstückig ausgebildet
sein.
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Des
Weiteren ist erkennbar, dass die LED 76 bis 79 mit
ihren Linsen 100 bis 103 in die jeweilige Einsenkung 44 bis 47 des
jeweils zugeordneten Lichteinkopplungselementes 30 bis 33 hineinragen. Durch
diese Lichteinkopplungselemente 30 bis 33 werden
somit die kegelförmig
von den LED 76 bis 79 bzw. deren Linsen 100 bis 103 emittierten
Lichtstrahlen in Richtung des Pfeiles 116 im Wesentlichen
zu einem gleichmäßigen Lichtstrom
vertikal nach unten abgelenkt. Dabei durchströmen diese Lichtstrahlen die
entsprechend zugehörigen
Lichtleitelemente 4 bis 7 und werden bei entsprechender
Ausgestaltung der Oberfläche
die ser Lichtleitelemente 4 bis 7 in die jeweils
gewünschte
Richtung abgelenkt. Die Abstrahlrichtung weicht dabei von der vertikalen
Richtung des Strahles 116 ab, wobei ebenfalls die Lichtverteilung
je nach Ausgestaltung der Oberfläche
der Lichtleitelemente 4 bis 7 mit unterschiedlichen ”Streuwinkeln” aus den
Lichtleitelementen 4 bis 7 austreten kann.