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Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement für eine auf einer Platine angeordnete lichtemittierende Diode (LED), mit einem in einer Kammer einsitzenden Anschlusskontakt, der einerseits einen Anschlussleiter hält und andererseits auf einer Kontaktfläche der Platine aufsitzt und mit einer Aufnahme für Befestigungsmittel, mittels derer das die Platine überfangende und haltende Anschlusselement an einem Leuchtenbauteil befestigt ist.
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Solche Anschlusselemente sind aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bekannt geworden. Dabei handelt es sich in der Regel um eine Art Rahmen, welcher die Platine unter Freilassung der Illuminationsfläche überfängt und seitlich der Illuminationsfläche mittels Schrauben an einem Leuchtenbauteil befestigt wird. Dabei durchgreifen die Schrauben in der Regel nicht nur das Anschlusselement, sondern auch Ausnehmungen in der Platine, so dass das Anzugsmoment auch auf die Platine wirkt. Zwischen dem Befestigungsmittel und der Illuminationsfläche befinden sich auf der Platine in der Regel Kontaktfelder oder Kontaktflächen, die von einer anschlusselementseitigen Kammer überfangen sind. In der Kammer ist ein Anschlusskontakt angeordnet, der einerseits über ein Kontaktbein die Kontaktfelder der Platine kontaktiert und andererseits den Anschluss eines elektrischen Leiters ermöglicht. In der Regel wird hierfür eine federkraftbelastete Kontaktklemme genutzt.
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Neben der Befestigung der Platine an der Leuchte und dem elektrischen Anschluss beeinflusst das Anschlusselement durch den aufgebrachten Flächendruck auch die Abfuhr der Betriebswärme der LEDs an das Leuchtenbauteil, welches als Kühlelement dient.
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Es hat sich herausgestellt, dass für eine optimale Wärmeabfuhr ein bestimmter Anlagedruck zwischen Platine und Kühlelement notwendig ist, welcher durch das Anzugmoment der im Stand der Technik genutzten Schrauben aufgebracht wird. Darüber hinaus ist ein möglichst gleichmäßiger Anlagedruck über die Platinenfläche hinweg zur Verbesserung der Wärmeabfuhr angestrebt.
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Im Stand der Technik haben sich verschiedene Platinenformen durchgesetzt, wobei hier zum Einen sogenannte Sternplatinen zu erwähnen sind, zum Anderen langgestreckt bzw. rechteckige Platinen für die Bestückung von Leuchten mit LEDs genutzt werden.
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Die aus dem druckschriftlich nicht belegbaren Stand der Technik bislang bekannten Anschlusselemente haben sich unter den gegebenen Umständen als außerordentlich tauglich zum Erreichen der Halterung, elektrischen Kontaktierung und der Optimierung der Wärmeabfuhr erwiesen.
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Mit zunehmender Großserienfertigung von mit LEDs bestückten Leuchten und einer Vielzahl von Praxiserfahrungen mit solchen Leuchten hat es sich jedoch herausgestellt, dass die Schraubbefestigung der Platinen verbesserungswürdig ist. In der Großserienfertigung macht die automatisierte Schraubmontage unter Einhaltung bestimmter Anzugsmomente zur Gewährleistung eines optimalen Wärmeübergangs Schwierigkeiten. Im Gebrauch der Leuchten hat es sich gezeigt, dass gelegentlich LED-Platinen ausfallen und ausgetauscht werden müssen. Auch hier ist die Einhaltung des Anzugsmoments zur Gewährleistung des Wärmeübergangs von der LED zum leuchtenseitigen Kühlelement nicht immer sicherzustellen.
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Insofern ist es Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges Anschlusselement zu schaffen, welches die Einhaltung bestimmter, insbesondere für den optimalen Wärmeübergang von LED zum Kühlelement notwendiger Andruckkräfte gewährleistet.
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Gelöst wird die Aufgabe von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach das Befestigungsmittel ein Ankerelement umfasst, welches die Aufnahme des Anschlusselementes zum Zwecke seiner Festlegung am Leuchtenbauteil durchgreift und das Befestigungsmittel ein federrückstellelastisches Klemmelement umfasst, welches das Anschlusselement unter einem definierten Anlagedruck auf dem Leuchtenbauteil festlegt.
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Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darin, dass das Befestigungsmittel nunmehr zwei Funktionsbauteile umfasst, nämlich ein Ankerelement zur Festlegung am Leuchtenbauteil und ein federrückstellelastisches Klemmelement zur Gewährleistung des Anlagedrucks. Das federrückstellelastische Klemmelement definiert im Wesentlichen die Wärmeübergang optimierenden Andruckkräfte zwischen Platine und Leuchtenbauteil, wohingegen das Ankerelement im Wesentlichen die Befestigungsfunktion übernimmt. In einer dem Stand der Technik angelehnten Ausführungsform kann als Ankerelement weiterhin eine Befestigungsschraube vorgesehen sein, die ein federrückstellelastisches, auf das Anschlusselement wirkendes Klemmelement hält.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, die sich dadurch kennzeichnet, dass das Ankerelement als Rastschenkel ausgebildet ist, der am Leuchtenbauteil verrastet.
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Ein derart ausgestaltetes Anschlusselement lässt sich in ausgesprochen vorteilhafter Weise in eine automatisierte Fertigung integrieren, da das Ankerelement lediglich gesteckt werden muss und die Rotationsbewegung von Schraubwerkzeugen nicht notwendig ist.
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Alternativ ist vorgesehen, dass das Ankerelement reibschlüssig in einem Leuchtenbauteil gehalten ist und insbesondere eine Haltekralle zur reibschlüssigen Halterung im Leuchtenbauteil ausbildet.
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Um eine möglichst vorteilhafte und gleichmäßige Verteilung des Anlagedrucks – hervorgerufen durch das federrückstellelastische Klemmelement – zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das federrückstellelastische Klemmelement sich im Bereich der Kontaktfläche der Platine an dem Anschlusselement abstützt.
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Auf diese Weise ist insbesondere bei langgestreckten Platinen eine vergleichsweise zentrumsnahe Wirkung des federrückstellelastischen Klemmelements sichergestellt.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn das federrückstellelastische Klemmelement sich auf der den Anschlusskontakt aufnehmenden Kammer abstützt.
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Es ist vorgesehen, dass das Klemmelement ein Federschenkel ist.
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Für die Montage, insbesondere die vollutomatische Montage, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Anschlusselement einen auf dem Leuchtenbauteil aufliegenden Fuß ausbildet, der eine mit einer Ausnehmung des Leuchtenbauteils formkongruente Positionierungs- und/oder Zentrierungshilfe aufweist.
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Hierdurch wird eine lagegerechte Anordnung und Ausrichtung des Anschlusselementes auf dem Leuchtenbauteil sichergestellt.
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Um die Montage zu vereinfachen, ist vorgesehen, dass der Rastschenkel nach Durchtauchen der Aufnahme am Anschlusselement vorverrastet ist und mit dem Anschlusselement eine vormontierte Einheit bildet.
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Alternativ ist vorgesehen, dass das Ankerelement nach Durchtauchen der Aufnahme am Anschlusselement reibschlüssig gehalten ist und mit dem Anschlusselement eine vormontierte Einheit bildet.
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Vorgesehen ist weiterhin, dass das Anschlusselement neben dem federrückstellelastischen Klemmelement und dem Ankerelement einen Stützschenkel aufweist, der sich an dem Leuchtenbauteil abstützt und durch das Klemmelement hervorgerufene Kippmomente abfängt.
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Um auch eine lagegerechte Positionierung der Platine insbesondere im Hinblick auf das Anschlusselement vorzusehen, kennzeichnet sich eine Ausführungsform dadurch, dass die Platine zur Positionierung und/oder Zentrierung relativ zum Anschlusselement eine Hilfskontur aufweist, die mit einer formkongruenten Positionierung- und/oder Zentrierungshilfe des Anschlusselementes kooperiert.
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Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Es zeigen:
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1: das erfindungsgemäße Anschlusselement nebst LED-Platine und Leuchtenbauteil in Explosionsdarstellung;
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2: eine Darstellung gemäß 1 in Vormontagestellung;
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3: das Anschlusselement gemäß 1 nach der Montage;
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4: das Anschlusselement gemäß 3 in einer ersten Schnittdarstellung;
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5: das Anschlusselement gemäß 3 in einer zweiten Schnittdarstellung;
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6: das Anschlusselement gemäß 5 in seiner Vormontagestellung.
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In den Figuren ist ein erfindungsgemäßes Anschlusselement insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
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Das Anschlusselement 10 ist in 1 in einer die Einzelteile darstellenden Explosionsansicht gezeigt. Es umfasst ein aus Isolierstoff bestehendes Gehäuse 11, welches auch als Kontaktträger dient und hierzu eine Kontaktkammer 12 für einen Anschlusskontakt 13 ausbildet. An der Kontaktkammer 12 ist eine Adereinführhülse 14 angeordnet, durch deren Hülsenöffnung 15 das nicht dargestellte, abisolierte Ende eines Anschlussleiters einführbar ist und einem schraubenlosen Klemmkontakt 16 des Anschlusskontaktes 13 zugeführt wird. Mittels der nicht dargestellten Anschlussleitung werden – vermittelt über den Anschlusskontakt und einen von ihm ausgebildeten Kontaktschenkel 17 – Elektrizität oder Steuersignale auf einer Kontaktfläche 18 einer Platine 19 eingespeist.
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Die Platine 19 trägt neben der Kontaktfläche 18 zunächst eine oder mehrere Licht emittierende Dioden (LED) 20 und bildet randseitig einen Ausschnitt 21 von etwa halbovaler Kontur aus. Die Platine 19 liegt auf einem Leuchtenbauteil 22 auf, welches in der Regel auch die Funktion eines Kühlelementes hat.
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Das Anschlusselement 10 umfasst ferner eine Aufnahme 23 für ein insgesamt mit 40 bezeichnetes Befestigungsmittel. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Aufnahme 23 von einem im Querschnitt in etwa rechteckigen Hohlzylinder 24 gebildet, der einem Fuß 25 des Anschlusselementes 10 entspringt und zu einer dem Leuchtenbauteil 22 abgewandten Seite gerichtet ist. Der Fuß 25 bildet auf seiner dem Leuchtenbauteil 22 zugewandten Seite eine Positionierungs- bzw. Zentrierungshilfe 26 in Form zweier in etwa halbovaler Vorsprünge 27 aus. Diese sind einerseits formkongruent mit dem Ausschnitt 21 der Platine 19 wie auch mit einer in das Leuchtenbauteil 22 eingebrachten Durchgangsöffnung 28.
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Das Befestigungsmittel 40 umfasst zunächst ein Ankerelement 41, welches von zwei Rastschenkeln 42 gebildet ist. Die Rastschenkel 42 weisen neben ihren an den freien und zum Leuchtenbauteil 22 weisenden Enden angeordneten Rastnasen 43 zusätzlich den Rastnasen 43 nachgeordnete Nocken 44 auf. Ein federrückstellelastisches Klemmelement 45, welches als Federschenkel 46 ausgebildet ist, ist am Ankerelement 41 angebunden und mit zwei Stützschenkeln 47 gekoppelt.
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In 2 befindet sich das Anschlusselement 10 in einer Vormontagestellung. Hierzu wurde das Befestigungselement 40 mit seinem Ankerelement 41 in die Aufnahme 23 des Anschlusselementes 10 eingesetzt und ist hier vorverrastet. Einzelheiten hierzu werden später beschrieben. Der Anschlusskontakt 13 liegt in der Kontaktkammer 12 ein. Die anschlusselementseitige Positionierungs- bzw. Zentrierungshilfe 26 wird den Ausschnitt 21 der Platine 19 durchtauchen und in der Durchgangsöffnung 28 des Leuchtenbauteils 22 einsitzen. Auf diese Weise wird die Platine 19 hinsichtlich ihrer Lage auf dem Leuchtenbauteil 22 korrekt angeordnet. Das Anschlusselement 10 und mittelbar durch dieses der Anschlusskontakt 13 wird hinsichtlich der LED-Platine 19 korrekt ausgerichtet. Das Klemmelement 45 erhält ebenfalls eine lagekorrekte Ausrichtung, um entsprechende Andruckkräfte über das Anschlusselement 10 auf die Kontaktfläche zwischen Platine 19 und Leuchtenbauteil 22 zu übertragen.
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In 3 ist das auf dem Leuchtenbauteil 22 montierte Anschlusselement 10 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Positionierungshilfen 26 des Anschlusselements 10 sitzen in dem platinenseitigen Ausschnitt 21 und der leuchtelementseitigen Durchgangsöffnung 28 ein. Das Ankerelement 41 des Befestigungsmittels 40 bzw. des Klemmelementes 45 wurde durch die Aufnahme 23 und Durchgangsöffnung 28 hindurchgeschoben, so dass die Rastnasen 43 das Leuchtenbauteil 22 hintergreifen. Der Federschenkel 46 liegt mit seinem freien Ende auf der Kontaktkammer 12 auf.
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Die Stützschenkel 47 fangen ein mögliches Kippmoment des Federschenkels 46 durch Anlage auf der Oberfläche des Leuchtenbauteils 22 ab. Die vom Federschenkel 46 aufgebrachten Andruckkräfte optimieren den Wärmeübergang von der Platine 19 auf das Leuchtenbauteil 22 und halten gleichzeitig zusammen mit dem Ankerelement 41 das Anschlusselement 10 und die Platine 19 sicher am Leuchtenbauteil 22.
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4 zeigt das Anschlusselement 10 in einer Schnittdarstellung. Dabei wurde eine entlang der Längserstreckung der LED-Platine und vertikal zum Leuchtenbauteil 22 gerichtete Schnittebene eingezogen. 4 ist entnehmbar, dass die Vorsprünge 27 des Fußes 25 in ihrer Funktion als Positionierungshilfe die Durchgangsöffnung 28 des Leuchtenbauteils 22 durchgreifen. Die Nocken 44 des Ankerelementes 41 dienen einer Einschubbegrenzung des Ankerelementes 41, in dem sich im hier vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Platine 19 abstützen. Alternativ ist denkbar, dass sich die Nocken 44 auf dem Leuchtenbauteil 22 abstützen.
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Aus 5 ist darüber hinaus das Hintergreifen der Rastnasen 43 unterhalb des Leuchtenbauteils 22 zu erkennen.
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In 6 ist eine Schnittdarstellung gemäß 5 gezeigt, wobei das Befestigungsmittel 40 in seiner sogenannten Vormontagestellung im Anschlusselement 10 gehalten ist. Diese Vormontagestellung definiert sich durch ein Vorverrasten der Rastnasen 43 in einer vom Anschlusselement 10 ausgebildeten und im Bereich der Aufnahme 23 befindlichen Rastkammer 29 (s. 5 und 6), wodurch das Befestigungsmittel 40 unverlierbar im Anschlusselement gehalten ist. Gleichzeitig liegen die Nocken 44 in jeweils einer hohlkehlartigen Vertiefung 30 ein, welche von zwei gegenüberliegenden, den Hohlzylinder 24 bildenden Wandabschnitten im Mündungsbereich der Aufnahme 23 ausgebildet ist. Die Nocken 44 dienen insoweit auch der Einschubbegrenzung des Ankerelementes 41 in die Aufnahme 23, als sie das Erreichen der Vormontagestellung des Befestigungsmittels 40 im Anschlusselement 10 definieren. Bei der Festlegung des Anschlusselementes 10 auf dem Leuchtenbauteil 22 durch weiteres Einschieben des Ankerelementes in die Aufnahme 23 werden die Rastschenkel beim Durchtauchen der Durchgangsöffnung 28 zueinander gedrängt, wodurch auch die Nocken 44 an den Vertiefungen abgleiten und nicht länger einschubbegrenzend wirken.
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In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform ist es denkbar, dass statt Rastschenkel 42 Haltekrallen in eine zylindrische Ausnehmung des Leuchtenbauteils 22 eingreifen und das Ankerelement so reibschlüssig in der Ausnehmung gehalten ist. Andere reibschlüssig haltende Ankerelemente wie spreizdübelartige Ankerelemente sind ebenfalls denkbar.
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Im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel bildet die Platine 19 einen Ausschnitt 21 aus, der mit der Durchgangsöffnung 28 des Leuchtenbauteils 22 fluchtet. Hierdurch wirkt die Positionierungshilfe 26 des Fußes 25 des Anschlusselementes 10 sowohl zentrierend im Hinblick auf die Platine 19 als auf im Hinblick auf das Leuchtenbauteil 22. Mit der Positionierungshilfe 26 wird also sowohl die Platine 19 als auch das Anschlusselement 10 lagekorrekt zum Leuchtenbauteil 22 bzw. lagekorrekt relativ zueinander ausgerichtet.
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Es ist in einer ebenfalls nicht dargestellten Ausführungsform denkbar, dass das Anschlusselement 10 lediglich eine Positionierungshilfe zur lagegerechten Ausrichtung des Anschlusselements im Hinblick auf das Leuchtenbauteil ausbildet. Wiederum ist es denkbar, dass die Positionierungshilfe lediglich eine lagekorrekte Ausrichtung von Anschlusselement 10 und Platine 19 zueinander bewirkt. Wiederum ist es denkbar, dass eine erste Positionierungshilfe mit dem Leuchtenbauteil 22 und eine zweite Positionierungshilfe mit der Platine 19 eine Wirkverbindung eingeht.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Anschlusselement
- 11
- Gehäuse
- 12
- Kontaktkammer
- 13
- Anschlusskontakt
- 14
- Adereinführhülse von 10
- 15
- Hülsenöffnung von 14
- 16
- Klemmkontakt von 13
- 17
- Kontaktschenkel von 13
- 18
- Kontaktfläche von 19
- 19
- Platine
- 20
- LED
- 21
- Ausschnitt von 19
- 22
- Leuchtenbauteil
- 23
- Aufnahme von 10
- 24
- Hohlzylinder
- 25
- Fuß
- 26
- Positionierungs-/Zentrierungshilfe von 25
- 27
- Vorsprung von 25
- 28
- Durchgangsöffnung
- 29
- Rastkammer von 23
- 30
- hohlkehlartige Vertiefung
- 40
- Befestigungsmittel
- 41
- Ankerelement
- 42
- Rastschenkel
- 43
- Rastnasen
- 44
- Nocken
- 45
- Klemmkontakt
- 46
- Federschenkel
- 47
- Stützschenkel
