DE202016104322U1 - Optical element for influencing the light emission of LEDs - Google Patents
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Abstract
Optisches Element (10) zur Beeinflussung der Lichtabgabe von LEDs (41), die auf einer Platine (40) angeordnet sind, wobei das optische Element (10) Mittel zum Befestigen des optischen Elements (10) an einem Träger (50) aufweist und wobei das optische Element (10) derart gestaltet ist, dass es im an dem Träger (50) befestigen Zustand die LED-Platine (40) zumindest teilweise übergreift und diese hierdurch an dem Träger (50) fixiert.An optical element (10) for influencing the light emission of LEDs (41) which are arranged on a circuit board (40), wherein the optical element (10) has means for fixing the optical element (10) to a carrier (50) and the optical element (10) is designed such that it at least partially overlaps the LED board (40) in the state fastened to the carrier (50) and thereby fixes it to the carrier (50).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Element, welches der Beeinflussung der Lichtabgabe von LEDs dient, die auf einer Platine, insbesondere auf einer länglichen Platine angeordnet sind. The present invention relates to an optical element, which serves to influence the light output of LEDs, which are arranged on a circuit board, in particular on an elongated circuit board.
LEDs haben sich zwischenzeitlich in allen Bereichen der Beleuchtungstechnologie durchgesetzt, erfordern allerdings spezielle Maßnahmen bei der Montage bzw. bei der Anordnung der LEDs an oder in einer Leuchte. Im Vergleich zu klassischen Lichtquellen wie Glühbirnen und Leuchtstofflampen handelt es sich nämlich bei den LEDs um verhältnismäßig sensible Bauteile, die vor äußeren Einflüssen geschützt werden sollten. Insbesondere sollte darauf geachtet werden, dass ein versehentliches Berühren der LEDs bzw. der Platine, auf der die LEDs angeordnet sind, verhindert wird. Dies liegt daran, dass die Stromversorgung der auf einer Platine angeordneten LEDs üblicherweise über Leiterbahnen erfolgt, die also nicht durch eine entsprechende Ummantelung oder dergleichen geschützt sind und dementsprechend ohne weitere Schutzmaßnahmen berührt werden können. Da allerdings teilweise nicht unerhebliche Spannungen oder Ströme genutzt werden, um die LEDs zu betreiben, muss darauf geachtet werden, dass ein versehentliches Berühren möglichst verhindert wird. Ferner dienen derartige Maßnahmen auch dem sog. ESD-Schutz, also dem Schutz vor ungewollten elektrostatischen Entladungen, die für die LEDs bzw. für die auf den Platinen befindliche Elektronik schädlich sein können. LEDs have meanwhile prevailed in all areas of lighting technology, but require special measures during assembly or when arranging the LEDs on or in a luminaire. In comparison to conventional light sources such as light bulbs and fluorescent lamps, the LEDs are relatively sensitive components that should be protected against external influences. In particular, care should be taken to prevent inadvertent contact with the LEDs or the board on which the LEDs are arranged. This is due to the fact that the power supply of the LEDs arranged on a circuit board usually takes place via conductor tracks, which are therefore not protected by a corresponding sheathing or the like and can therefore be touched without further protective measures. Since, however, sometimes not inconsiderable voltages or currents are used to operate the LEDs, care must be taken to prevent accidental contact. Furthermore, such measures also serve the so-called. ESD protection, so the protection against unwanted electrostatic discharges that may be detrimental to the LEDs or for the electronics located on the boards.
Weiterhin ist bei der Anordnung von LEDs zu beachten, dass diese während des Betriebs eine nicht unerhebliche Wärme erzeugen, die zur Gewährleistung eines dauerhaft zuverlässigen Betriebs möglichst effizient abgeführt werden sollte. Dies bedeutet, dass die LED-Platinen üblicherweise im flächigen Kontakt mit wärmeleitenden Elementen wie Kühlkörpern oder plattenförmigen Trägern stehen sollten, über die dann die während des Betriebs auftretende Wärme abgeführt werden kann. Furthermore, it should be noted in the arrangement of LEDs that they generate a considerable amount of heat during operation, which should be dissipated as efficiently as possible to ensure a permanently reliable operation. This means that the LED boards should usually be in surface contact with heat-conducting elements such as heat sinks or plate-shaped carriers, over which then the heat occurring during operation can be dissipated.
Schließlich ist auch zu berücksichtigen, dass LEDs sehr geringe Abmessungen aufweisen und dementsprechend oftmals auch als punktförmige Lichtquellen bezeichnet werden. Dies führt zwar in gewissen Situationen durchaus zu Vorteilen hinsichtlich der Lichtabgabe, oftmals ist aber gewünscht, dass über einen größeren Bereich hinweg eine möglichst gleichmäßige Lichtabgabe erzielt wird, wobei dann einzelne helle Punkte eher unerwünscht sind. Noch bevor die eigentliche Lichtabgabe durch die Leuchte erfolgt, sind deshalb oftmals spezielle Maßnahmen vorgesehen, mit deren Hilfe das von den einzelnen LEDs abgegebene Licht zunächst zumindest zu einem gewissen Grad vermischt bzw. vergleichmäßigt wird. Finally, it should also be noted that LEDs have very small dimensions and are therefore often referred to as punctiform light sources. Although this certainly leads to advantages with regard to the light output in certain situations, it is often desirable to achieve as even a light emission as possible over a relatively large area, in which case individual light spots are rather undesirable. Therefore, special measures are often provided before the light is actually emitted by the light, with the aid of which the light emitted by the individual LEDs is first of all mixed or evened out, at least to a certain extent.
Um die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, wurden bislang LED-Platinen in spezieller Weise an einem Trägerelement befestigt und weiterhin zusätzlich mit entsprechenden optischen Elementen versehen, durch welche die gewünschte primäre Lichtbeeinflussung erfolgte. Dies erforderte unterschiedliche Arbeitsschritte bei der Montage der Leuchte sowie die Verwendung verschiedener Komponenten, um die Aufgaben zu erfüllen. In order to accomplish the above-mentioned objects, so far LED boards have been attached to a support member in a special way and further provided with corresponding optical elements through which the desired primary light influencing occurred. This required different steps in the assembly of the lamp and the use of various components to fulfill the tasks.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabenstellung zugrunde, eine neuartige Möglichkeit anzugeben, LED-Platinen als Lichtquellen in Leuchten zu nutzen, wobei in einfacherer Weise die oben genannten Aufgaben erfüllt werden können. The present invention is now the task of specifying a novel way to use LED boards as light sources in lights, in a simpler manner, the above tasks can be met.
Die Aufgabe wird durch ein optisches Element, welches zur Beeinflussung der Lichtabgabe von LEDs vorgesehen ist und die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The object is achieved by an optical element which is provided for influencing the light output of LEDs and has the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, ein optisches Element zur Beeinflussung der Lichtabgabe der LEDs zu nutzen, welches nunmehr allerdings nicht lediglich der Beeinflussung der Lichtabgabe dient, sondern darüber hinaus auch weitere Aufgaben erfüllt. Insbesondere ist das optische Element derart gestaltet, dass es an einem Träger für die LED-Platine befestigt werden kann und hierbei im befestigten Zustand die Platine derart übergreift, dass diese hierdurch an dem Träger fixiert wird. The solution according to the invention is based on the idea of using an optical element for influencing the light emission of the LEDs, which, however, does not merely serve to influence the light output, but also fulfills further tasks. In particular, the optical element is designed such that it can be attached to a support for the LED board and in this case engages in the mounted state, the board such that it is thereby fixed to the carrier.
Erfindungsgemäß wird also ein optisches Element zur Beeinflussung der Lichtabgabe von LEDs vorgeschlagen, die auf einer Platine angeordnet sind, wobei das optische Element Mittel zum Befestigen des optischen Elements an einem Träger aufweist und wobei das optische Element derart gestaltet ist, dass es im an dem Träger befestigten Zustand die LED-Platine zumindest teilweise übergreift und diese hierdurch an dem Träger fixiert. According to the invention, therefore, an optical element for influencing the light emission of LEDs is provided, which are arranged on a circuit board, wherein the optical element has means for fixing the optical element to a carrier and wherein the optical element is designed such that it in on the carrier attached state, the LED board overlaps at least partially and this fixed thereby to the carrier.
Das optische Element dient also zusätzlich auch als Befestigungsmittel, mit deren Hilfe die Platine auf dem Träger positioniert und fixiert werden kann. Hierdurch kann auf weitere Befestigungsmaßnahmen für die LED-Platine verzichtet werden, wodurch der Aufbau der Leuchte und auch deren Montage insgesamt vereinfacht wird. Während bislang zunächst die LED-Platinen in einem separaten Arbeitsschritt bspw. mit dem Träger verschraubt oder anderweitig an diesem befestigt wurden, muss entsprechend der erfindungsgemäßen Lösung nunmehr lediglich das optische Element an dem Träger befestigt werden, wobei hierdurch gleichzeitig auch dann das Befestigen der LED-Platine erfolgt. The optical element thus additionally serves as a fastening means with the aid of which the printed circuit board can be positioned and fixed on the carrier. As a result, can be dispensed with further fastening measures for the LED board, whereby the structure of the lamp and its installation is simplified as a whole. While until now the LED boards were first screwed or otherwise fastened to the carrier in a separate working step, according to the solution according to the invention now only the optical element has to be fastened to the carrier, whereby at the same time the fixing of the LED Board takes place.
Dabei ist das erfindungsgemäße optische Element vorzugsweise derart gestaltet, dass es zumindest alle LEDs der Platine umschließt. Da allerdings üblicherweise eine entsprechende Platine Anschlussmittel aufweist, über welche die Stromversorgung durch eine externe Stromversorgungsquelle erfolgt, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das optische Element Teilbereiche der LED-Platine nicht umschließt bzw. weiterhin zugänglich lässt, wobei es sich hierbei insbesondere um Bereiche der Platine handelt, in denen die Anschlussmittel für die Platine vorgesehen sind. In this case, the optical element according to the invention is preferably designed such that it encloses at least all LEDs of the board. However, since usually a corresponding circuit board has connection means via which the power supply is effected by an external power supply source, it is particularly preferred that the optical element does not surround portions of the LED circuit board or remain accessible, in particular areas of the circuit board in which the connection means for the board are provided.
Das optische Element kann hinsichtlich seiner Form abgesehen davon, dass es im montieren Zustand die LED-Platine idealerweise klemmend an dem Träger fixieren soll, in beliebiger Weise ausgebildet sein, um das von den LEDs abgegebene Licht zu beeinflussen. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das optische Element im Querschnitt kuppelförmig ausgebildet bzw. einen kuppelförmigen Bereich aufweist und ferner lichtstreuend ausgeführt ist. Hierfür kann das optische Element aus einem klaren Material bestehen, dessen Oberfläche dann eine lichtstreuende Struktur aufweist. Alternativ hierzu wäre selbstverständlich auch denkbar, das optische Element selbst aus einem lichtstreuenden Material zu bilden. In terms of its shape, apart from the fact that it is intended to fix the LED board in a clamped manner to the carrier in the assembled state, the optical element may be designed in any desired manner in order to influence the light emitted by the LEDs. In this case, it can be provided, in particular, that the optical element has a dome-shaped cross section or has a dome-shaped area and is furthermore designed to be light-scattering. For this purpose, the optical element may consist of a clear material whose surface then has a light-scattering structure. Alternatively, of course, it would also be conceivable to form the optical element itself from a light-scattering material.
Die Mittel zum Befestigen des optischen Elements an dem Träger sind vorzugsweise derart ausgeführt, dass ein werkzeugloses Befestigen an dem Träger ermöglicht ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das optische Element entsprechende Rastelemente aufweist, mit deren Hilfe das optische Element an dem Träger verrastet wird. Diese Rastelemente ermöglichen dann ein werkzeugloses Verrasten mit dem Träger, sind allerdings besonders bevorzugt derart ausgeführt, dass ein späteres Lösen der Verrastung lediglich mit Hilfe eines Hilfsmittels bzw. eines Werkzeugs ermöglicht ist. Bspw. können die Rastelemente durch Rastfüße gebildet sein, welche jeweils zwei in entgegengesetzter Richtung abstehende Rastarme aufweisen. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass die Rastelemente über die Länge des optischen Elements hinweg verschieden orientiert sind. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, die Befestigung des optischen Elements an dem Träger derart zu gestalten, dass eine leichte Relativverschiebung zwischen optischem Element und Träger insbesondere in den Endbereichen des optischen Elements ermöglicht wird. Dies kann erforderlich sein, da aufgrund der unterschiedlichen Materialien des optischen Elements und des Trägers diese sich bei Temperaturänderungen unterschiedlich stark ausdehnen bzw. zusammenziehen. Um trotz allem eine dauerhaft zuverlässige Befestigung des optischen Elements an dem Träger gewährleisten zu können, wird durch eine entsprechende Ausgestaltung der Rastmittel vorzugsweise eine leichte Relativverschiebung zwischen beiden Elementen ermöglicht. The means for attaching the optical element to the carrier are preferably designed such that a tool-less fastening to the carrier is made possible. It can be provided that the optical element has corresponding latching elements, with the aid of which the optical element is latched to the carrier. These locking elements then allow a tool-free locking with the carrier, but are particularly preferably designed such that a later release of the latching is made possible only with the aid of an aid or a tool. For example. the locking elements may be formed by locking feet, which each have two locking arms projecting in the opposite direction. In this case, it can further be provided that the latching elements are oriented differently over the length of the optical element. This opens up the possibility of designing the attachment of the optical element to the carrier such that a slight relative displacement between the optical element and the carrier is made possible, in particular in the end regions of the optical element. This may be necessary because, due to the different materials of the optical element and the carrier, these expand or contract differently when the temperature changes. In order to be able to ensure a permanently reliable attachment of the optical element to the carrier despite all, a slight relative displacement between the two elements is preferably made possible by a corresponding configuration of the locking means.
Letztendlich erfüllt das erfindungsgemäße multifunktionale optische Element also mehrere Aufgaben, wodurch die Ausgestaltung einer Leuchte sowie deren Montage insgesamt vereinfacht werden. Ultimately, the multifunctional optical element according to the invention thus fulfills a number of tasks, as a result of which the design of a luminaire and its installation are simplified as a whole.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:
Anhand von
Das optische Element
Das erfindungsgemäße optische Element
Die spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Optik
Im vorliegenden Fall weist dieses erfindungsgemäße optische Element
Die Kuppelform des optischen Elements
Abgesehen von diesen beiden zur Verdrahtung genutzten Bereichen
Die Schnittdarstellung von
Anzumerken ist, dass die oben erwähnten Ausnehmungen
Das Verrasten des optischen Elements
Eine alternative Ausgestaltung der zum Einsatz kommenden Rastfüße
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme hinsichtlich der Verrastung zwischen optischem Element
Dabei besteht darüber hinaus auch die Möglichkeit, insbesondere die mittig vorgesehenen Füße
Letztendlich ist also beim Montieren der in
Offensichtlich führt also die erfindungsgemäße Ausgestaltung des optischen Elements zu deutlichen Vorteilen hinsichtlich der Anzahl der verwendeten Einzelbauteile sowie der sich daraus ergebenen vereinfachten Montage. Obviously, therefore, the inventive design of the optical element leads to significant advantages in terms of the number of individual components used and the resulting simplified assembly.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Elements
Wiederum soll also das optische Element
Ein Unterschied besteht im zweiten Ausführungsbeispiel darin, dass der kuppelförmige Bereich, der insbesondere die LEDs der LED-Platine überdecken soll, sich über die gesamte Länge des optischen Elements
Wie auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel soll die längliche Platine an dem Träger dadurch fixiert werden, dass nach dem Verrasten des optischen Elements
Wie hierbei auch anhand von
Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel könnte vorgesehen sein, dass Aussparungen vorgesehen sind, welche die Zugänglichkeit zu Kontaktierungselementen der LED-Platine ermöglichen. Im vorliegenden Fall wird dies dadurch realisiert, dass bei einem der seitlichen Arme zwei Ausnehmungen bzw. Öffnungen
Hinsichtlich der optischen Eigenschaften des optischen Elements gilt das Gleiche, was bereits zu dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert wurde. D.h., auch hier kann vorzugsweise eine leicht lichtstreuende Eigenschaft vorgesehen sein, die durch eine entsprechende Gestaltung der Oberfläche des optischen Elements erzielt wird. With regard to the optical properties of the optical element, the same applies, which has already been explained to the first embodiment. In other words, a light-scattering property may also be provided here which is achieved by a corresponding design of the surface of the optical element.
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