DE202018101230U1

DE202018101230U1 - LED-Anschlusselement zur Anbindung einer auf einer Platine angeordneten LED-Lichtquelle

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Publication number: DE202018101230U1
Application number: DE202018101230.4U
Authority: DE
Original assignee: BJB GmbH and Co KG
Current assignee: BJB GmbH and Co KG
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2018-03-12
Anticipated expiration: 2028-03-06

Abstract

LED-Anschlusselement (10) zur Anbindung eines LED-Leuchtmittels mit einer auf einer Platine (12) angeordneten LED-Lichtquelle,- mit einem Rahmen (20), der zumindest eine Ausnehmung (21) für die LED-Platine (12) aufweist,- mit einem Abdeckelement (40), welches auf dem Rahmen (20) aufsitzt und zumindest eine Durchbrechung (42) für die LED-Lichtquelle aufweist,- mit ersten Kontaktelementen (28), die ausnehmungsnah angeordnet sind und dazu dienen, eine elektrische Verbindung mit Kontaktflächen (15) der LED-Platine (12) einzugehen,- mit zweiten Kontaktelementen (29), die dem Anschluss von elektrischen Anschlussleitern dienen, um die Stromversorgung zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass- der Rahmen (20) und das Abdeckelement (40) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Leiterplattenmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet sind,- die Ausnehmung (21) und/oder die Durchbrechung (42) mittels insbesondere eines Stanz-, Bohr- oder Fräsprozesses hergestellt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein LED-Anschlusselement zur Anbindung eines LED-Leuchtmittels mit einer auf einer Platine angeordneten LED-Lichtquelle,

- mit einem Rahmen, der zumindest eine Ausnehmung für die LED-Platine aufweist,
- mit einem Abdeckelement, welches auf dem Rahmen aufsitzt und zumindest eine Durchbrechung für die LED-Lichtquelle aufweist,
- mit ersten Kontaktelementen, die ausnehmungsnah angeordnet sind und dazu dienen, eine elektrische Verbindung mit Kontaktflächen der LED-Platine einzugehen,
- mit zweiten Kontaktelementen, die dem Anschluss von elektrischen Anschlussleitern dienen, um die Stromversorgung zu gewährleisten.

Ein gattungsgemäßes Anschlusselement ist beispielsweise aus der DE 10 2013 103 815 A1 bekannt. Es besteht aus zwei aufeinander angeordneten Platten, die aus Glimmer bestehen. Die untere der zwei Platten verfügt über eine Ausnehmung, die in ihrer Kontur in etwa der der LED-Platine entspricht, so dass die LED-Platine hier einsitzen kann. Die zweite Platte ist auf die erste Platte aufgesetzt und verfügt über eine Durchbrechung, in welcher die auf der LED-Platine aufsitzende LED-Lichtquelle aufgenommen ist.
Beide Platten werden über Klebestreifen aneinander vormontiert, wobei in der oberen Platte Anschlusskontakte ausnehmungsnah gehalten sind. An diese Anschlusskontakte sind Anschlussleiter angelötet oder angeschweißt. Anderenends liegen die Anschlusskontakte auf Kontaktflächen der LED-Platine auf.
Eine Endfixierung beider Platten aneinander erfolgt durch eine Nietverbindung.
Eine LED-Platine wird vom vorbeschriebenen Anschlusselement auf einem Gegenlager, nämlich einem Kühlkörper, gehalten. Das LED-Anschlusselement wird auf die LED-Platine aufgesetzt und mittels einer Schraubverbindung am Gegenlager gesichert. Hierbei werden die Anschlusskontakte auf die Kontaktflächen der LED-Platine gedrückt. Die untere Platte des Anschlusselements ist geringfügig dünner als die LED-Platine selbst, so dass eine gewisse Andruckkraft auf die LED-Platine ausgeübt werden kann, um einen festen Sitz der LED-Platine auf dem Gegenlager und somit eine günstige Wärmeabfuhr zu erreichen.
Aus dem anmeldereigenen Stand der Technik ist darüber hinaus die EP 2 083 489 A1 bekannt. Hierbei handelt es sich um ein LED-Anschlusselement, welches im Kunststoffspritzgießverfahren hergestellt wird. Die dort verwendeten Anschlusskontakte, welche über einen Kontaktarm einerseits der elektrischen Kontaktierung der LED-Platine dienen und über eine Klemmstelle andererseits Anschlussleiter aufnehmen, sind in einer Kontaktkammer angeordnet, die eine Öffnung zum Einführen von Anschlussleitern in die Klemmstelle des jeweiligen Kontaktes ermöglicht.
Grundsätzlich erfüllt der Stand der Technik seinen Zweck. Es bedarf jedoch Verbesserungen, da die Fertigung der LED-Anschlusselemente aus dem Stand der Technik vergleichsweise aufwendig ist, da am Markt für unterschiedliche Einsatzzwecke eine Vielzahl von LED-Lichtquellen mit untereinander erheblich variierenden Platinengrundformen erhältlich sind. Die Leuchtenhersteller wählen die LED-Leuchtmittel unter verschiedenen Gesichtspunkten aus, auf welche der Hersteller von Anschlusselementen in der Regel keinen Einfluss hat. Er hat sich dann bei der Herstellung der LED-Anschlusselemente an die bereits durch den Leuchtenhersteller getroffene Auswahl anzupassen. Für Kunststoffspritzgießteile bedeutet dies, dass eine Vielzahl von Spritzgießformen vorgehalten werden müssen, was bei geringen Losgröße einen erheblichen Kostenfaktor bedeutet. Der Zeitaufwand für die Realisierung solcher Anschlusselemente als Kunststoffspritzgießteile ist zudem ein weiterer wesentlicher Faktor.
Bei den aus Glimmermaterial gefertigten Anschlusselementen werden die für den Wärmeübergang entscheidenden Andruckkräften zwischen LED-Platine und Gegenlager lediglich durch die Befestigung des Anschlusselementes auf dem Gegenlager aufgebracht, was zunächst eine hohe Sorgfalt bei der Montage bedeutet. Insbesondere bei der üblichen Schraubbefestigung muss mit exakten Drehmomenten gearbeitet werden.
Setzvorgänge in Material können dazu führen, dass trotz korrekter Erstmontage die Andruckkräfte sich mit der Zeit verringern und der optimale Wärmeübergang nicht weiter gewährleistet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein LED-Anschlusselement bereitzustellen, welches auch in kleinen Losgrößen wirtschaftlich und schnell herzustellen ist und eine die Lebensdauer der LED gewährleistende Montage ermöglicht.
Gelöst wird die Erfindung von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, insbesondere mit dessen kennzeichnenden Merkmalen, wonach

- der Rahmen und das Abdeckelement aus einem elektrisch nicht leitfähigen Leiterplattenmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet sind,
- die Ausnehmung und/oder die Durchbrechung mittels insbesondere eines Stanz-, Bohr- oder Fräsprozesses hergestellt sind.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt zunächst darin, dass der Rahmen und das Abdeckelement im Grunde genommen aus Leiterplatten herausgearbeitet werden. Solche Leiterplatten werden industriell in allen erdenklichen Abmessungen hergestellt und sind demzufolge unproblematisch und schnell verfügbar. Das Leiterplattenmaterial an sich ist mit vielfältigen, langzeiterprobten Bearbeitungsverfahren an individuelle Bedürfnisse anpassbar. Insbesondere können Leiterplatten mit gängigen Stanz-, Bohr- und Fräsverfahren bearbeitet werden, so dass der Leiterplattenrohling in seiner Außenkontur sowie hinsichtlich seiner Ausnehmungen, Öffnungen, Durchbrechungen und Bohrungen individualisierbar ist. Die Erfindung liegt als im Wesentlichen darin, sowohl hinsichtlich der Materialwahl als auch der Fertigungsprozesse aus einem anderen Technikfeld bekannte Standardmaterialien und Standardverfahren zu nutzen.
Die Erfindung kennzeichnet sich sodann in einer weiteren Ausführungsform dadurch, dass das den Rahmen bildende Leiterplattenmaterial mit Leiterbahnen versehen ist, die eine elektrische Verbindung der ersten und der zweiten Kontaktelemente bewirken.
Hier weicht die Erfindung von der bislang gängigen Verdrahtung von Kontaktelementen untereinander mittels Anschlusskabeln und Lötverbindung ab und nutzt stattdessen das in diesem Bereich nicht eingesetzte Leiterplattenmaterial durch Aufbringen von Leiterbahnen dazu, in vorteilhafter und einfacher Weise die elektrische Verbindung zwischen Kontaktelementen herzustellen. Die Montage aller Komponenten und Kontaktelemente erfolgt durch bekannte SMD-Technik. Die Einbindung weiterer Elektronikteile, wie Widerstände, Sicherungselemente und Sensoren, in der elektrischen Schaltung ist so ebenfalls möglich.
Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein einziges LED-Anschlusselement dazu vorgesehen ist, mehrere LED-Lichtquellen auf jeweils eigener Platine auf einem Gegenlager zu halten und mit einer entsprechenden Spannung zu beaufschlagen. In diesem Falle wird keine bislang gebräuchliche Verdrahtung verwendet. Es wird auch darauf verzichtet, jeweils eigene Anschlusskontakte mit Anschlussdrähten je LED-Platine zu verwenden. Stattdessen werden Leiterbahnen, die vorzugsweise auf dem Rahmen aufgebracht sind, dazu verwendet, um die bisherigen Kabelverbindungen abzulösen.
Dies verbessert nicht nur den Produktionsprozess, sondern auch die Handhabung bei der Montage. Störende, weil falsch liegende Kabel entfallen. Darüber hinaus müssen am Anschlusselement keine Kabelführungen vorgesehen sein. Die im Vergleich zu Anschlusskabeln vernachlässigbare Dicke der Leiterbahnen wirkt sich erheblich vorteilhaft auf die Bauhöhe erfindungsgemäßer Anschlusselemente aus.
In vorteilhafter Ausgestaltung kennzeichnet sich die Erfindung sodann dadurch, dass die ersten, ausnehmungsnah auf dem Rahmen angeordneten Kontaktelemente als stoffschlüssig auf je einem Kontaktfeld des Rahmens angeordnete Andruckkontakte ausgebildet sind.
Bei der stoffschlüssigen Verbindung handelt es sich vorzugsweise um eine Lötverbindung auf einem Kontaktfeld. Die Ausbildung der ersten Kontaktelemente als Andruckkontakte, insbesondere, wenn diese in Richtung der Anschlusselementunterseite bzw. in Richtung einer einzusetzenden LED-Platine vorgespannte Federarme aufweisen, ist in vielfältiger Weise vorteilhaft. Insbesondere können diese definierte, langzeitstabile Andruckkräfte auf die LED-Platine aufbringen und so einen optimalen Wärmeübergang zwischen LED-Platine und einem als Kühlkörper ausgebildeten Gegenlager gewährleisten. In einer solchen Variante ist es nicht zwingend erforderlich, die Andruckkräfte über einen in seiner Stärke gegenüber der LED-Platine leicht unterdimensionierten Rahmen und das auf dem Rahmen aufliegende Abdeckelement aufzubringen, so wie es aus dem eingangs genannten Stand der Technik eines aus Glimmer bestehenden Anschlusselementes bekannt ist. Vielmehr kann die Rahmenstärke so gewählt werden, dass unter Berücksichtigung möglicher Materialtoleranzen der LED-Platinen selbige vollständig und ohne Überstand in der Ausnehmung aufgenommen werden können. Gleichwohl ist es auch bei der vorliegenden Erfindung möglich, den Rahmen in seiner Dicke gegenüber der LED-Platine geringer zu dimensionieren und die Andruckkräfte in aus dem Stand der Technik bekannter Weise über das LED-Anschlusselement aufzubringen.
Vorgesehen ist hierbei insbesondere, dass der Rahmen Anordnungsbereiche für die ersten Kontaktelemente ausbildet und dass das auf dem Rahmen angeordnete Abdeckelement mit diesen Anordnungsbereichen fluchtende Öffnungen aufweist.
Solche Öffnungen oberhalb der ersten, die LED-Platine kontaktierenden Kontaktelemente ermöglicht es, vergleichsweise große Federwege der Andruckkontakte zu ermöglichen, ohne dass hierzu das LED-Anschlusselement in seiner Gesamtstärke dicker zu gestalten ist, als die jeweilige Stärke von Rahmen und Abdeckelement in Summe ergeben. Zusätzlich können diese Kontaktöffnungen von der LED-Anschlusselementoberseite her zugänglich sein, so dass hier ein Prüfabgriff möglich ist.
Vorgesehen ist ferner, dass die zweiten Kontaktelemente als stoffschlüssig auf je einem Kontaktfeld angeordnete Klemmkontakte ausgebildet sind. Auch hier ist vorzugsweise eine Lötverbindung vorgesehen.
Vorgesehen ist ferner, dass erste und zweite Kontaktelemente gleicher Polarität mittels einer Leiterbahn untereinander verbunden sind, wobei vorgesehen sein kann, erste und zweite Kontaktelemente unter Einbindung mehrere LED-Platinen in Reihe oder parallelgeschaltet sind.
Auch hier zeigt sich die Vorteilhaftigkeit, wenn auf dem Rahmen des LED-Anschlusselementes Leiterbahnen aufgebracht sind. Eine Fehlverdrahtung, wie sie bei der bisherigen Technik unter Nutzung Kabeln denkbar ist, ist im Grunde ausgeschlossen. Das erfindungsgemäße LED-Anschlusselement erlaubt es auf diese Weise erstmals, sowohl Reihenschaltungen als auch Parallelschaltungen unterschiedlicher LED-Platinen bei der Nutzung eines gemeinsamen LED-Anschlusselementes sicher zu gewährleisten.
Vorgesehen ist ferner, dass der Rahmen zumindest zwei Anordnungsflächen für einpolige zweite Kontaktelemente und/oder wenigstens eine Anordnungsfläche für ein zweipoliges zweites Kontaktelement aufweist. Hier ermöglicht die Erfindung, dass je nach Einsatzzweck geeignete Kontaktklemmen sowohl in einpoliger wie auch in zweipoliger Form nutzbar sind.
Insbesondere ist daran gedacht, dass Anordnungsflächen sowohl für einpolige als auch für zweipolige Kontaktelemente vom Rahmen ausgebildet sind und ein solchermaßen standardisierter Rahmen sowohl zur Konfiguration mit einpoligen als auch zur Konfiguration mit zweipoligen Kontaktelementen nutzbar ist. Zusätzlich erlaubt die Bauweise einer mit Leiterbahnen versehenen Platine auch die Einbindung verschiedenster elektrischer Bauelemente oder kompletter Schaltungen, etwa zur Stromversorgung, Regelung oder Überwachung der LED-Platinen.
Um die Bauhöhe des Anschlusselementes so gering wie möglich zu halten, ist vorgesehen, dass das auf dem Rahmen angeordnete Abdeckelement im Bereich der Anordnungsflächen für einpolige und/oder zweipolige zweite Kontaktelemente Freischnitte aufweist.
Vorgesehen ist ferner, dass der Rahmen und das Abdeckelement stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere mittels korrespondierender Verbindungsflächen eine Lötverbindung miteinander eingehen.
Der wesentliche Vorteil einer Lötverbindung nicht nur zwischen Kontaktelementen und Kontaktfeldern für eine elektrische Versorgung der LED-Platinen, sondern auch zur Verbindung von Abdeckelement und Rahmen liegt in einer effizienten Fertigung. So lassen sich entsprechend LED-Anschlusselemente durch Zusammenstellen der Komponenten in einer Fertigungsstraße in einem einzigen Lötprozess, beispielsweise beim Durchlaufen eines entsprechenden Lötofens, miteinander verbinden. Es ist jedoch auch denkbar, dass zunächst die ersten und zweiten Kontakte über eine Lötverbindung auf dem Rahmen aufgelegt werden und das Abdeckelement auf den Rahmen aufgeklebt wird.
Um eine möglichst unmittelbare Anlage von Rahmen und Abdeckelement aneinander zu gewährleisten ist vorgesehen, dass der Rahmen oder das Abdeckelement im Bereich der gegenseitigen, stoffschlüssigen Verbindung aneinander einen Aufnahmeraum für überschüssiges Verbindungsmittel, insbesondere eine Durchkontaktierung zur Aufnahme von überschüssigem Lot aufweisen.
Vorgesehen ist ferner, dass der Rahmen und das Abdeckelement miteinander fluchtende Befestigungsbohrungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln ausbilden. Aufgrund miteinander fluchtender Befestigungsbohrungen ist es denkbar, die eingangs genannte Verbindung zwischen Rahmen und Abdeckelement auf eine reine der Vormontage dienende Verbindung zu reduzieren, da das der Befestigung des erfindungsgemäßen Anschlusselementes dienende Befestigungsmittel auch Rahmen und Abdeckelement unverlierbar aneinander fixiert.
Vorgesehen ist weiterhin, dass der Rahmen und/oder das Abdeckelement Zentriermittel aufweisen, die mit entsprechenden Gegenmitteln der LED-Platine zusammenwirken.
Als Zentriermittel kommen formschlüssig in Platinengegenkonturen eingreifende Mittel wie Zapfen, Nuten oder ähnliches in Frage. Es ist jedoch auch denkbar, dass die abdeckelementseitige Durchbrechung mit dem die LED-Lichtquelle üblicherweise umgebenden Kragen zusammenwirkt und so die Zentrierung gewährleistet.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen LED-Anschlusselementes ist ferner vorgesehen, dass der Rahmen oder das Abdeckelement Haltemittel zur Vormontage der LED-Platine am Anschlusselement aufweisen. Auch hier sind Form- oder Reibschlussverbindungen denkbar, beispielsweise in Form von Würgezapfen, die in LED-platinenseitige Ausnehmungen eingreifen.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn das rahmenseitige Halteelement ein aus dem Leiterplattenmaterial herausgearbeiteter, in die Ausnehmung zur Aufnahme der LED-Platine rückstellelastisch hineinragender Haltearm ist, welcher die LED-Platine reibschlüssig am Anschlusselement halten kann.
Weitere Vorteile der Erfindung, wie auch ein besseres Verständnis derselben folgen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Dabei zeigen:

1 eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen LED-Anschlusselementes,
2 Darstellung der Rückseite eines Abdeckelementes des Anschlusselementes gemäß 1,
3 die Darstellung eines ersten Kontaktelementes des Anschlusselementes in 1,
4 eine zweite perspektivische Ansicht des Kontaktelementes gemäß 3,
5 eine Seitenansicht des Kontaktelementes gemäß 3,
6 das erfindungsgemäße Anschlusselement gemäß 1 in teilweise aufgebrochener Ansicht,
7 eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in 6 mit entnommener LED-Platine,
8 die Darstellung gemäß 7 mit eingesetzter LED-Platine.

In den Figuren ist ein LED-Anschlusselement insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen.
1 zeigt das LED-Anschlusselement 10 nebst der mit diesem festzulegenden LED-Leuchtmittel 11 in einer Explosionsansicht.
Die LED-Leuchtmittel 11 bestehen aus einer LED-Platine 12, auf welcher zumindest eine, in der Regel jedoch eine Vielzahl von LEDs 13 angeordnet sind. Umgeben sind die LEDs 13 von einem Kragen 14, welcher eine die LEDs 13 abdeckende Vergussmasse begrenzt.
Die LED-Platine 12 verfügt über wenigstens zwei Kontaktflächen 15, die der Stromversorgung dienen. Der Platinenrand ist an zwei gegenüberliegenden Ecken mit einem Viertelkreisausschnitt 16 versehen. Diese Ausschnitte 16 können zur lagegerechten Positionierung des LED-Leuchtmittels 11 dienen. Schließlich trägt die LED-Platine 12 noch einen Temperaturabgriff 17. Dieser ist in seiner Anordnung über gleichartige LED-Platinen 12 hinweg normiert gelegen und ermöglicht eine Temperaturerfassung der einzelnen, auch als Wärmeleitelement dienenden Platinen, um die Betriebswärme, die beim Betrieb der LEDs 13 entsteht, zu überprüfen.
Das eigentliche LED-Anschlusselement 10 ist mehrteilig aufgebaut. Es verfügt zunächst über den sogenannten Rahmen 20. Hierbei handelt es sich um einen flächigen Leiterplattenrohling, welcher mittels spanender Bearbeitung oder über Stanzvorgänge mit verschiedenen Konturen versehen wurde. Hierzu zählen zunächst die Ausnehmungen 21, die in ihrer Form und ihren Abmessungen im Wesentlichen den LED-Platinen 12 entsprechen und zur Aufnahme eben jener LED-Platinen 12 dienen. Jede Ausnehmung 21 verfügt über ein Haltemittel 22 in Form eines rückstellelastischen Haltearmes 23, welcher unmittelbar auf dem Platinenrohling herausgearbeitet ist. Dieser Haltearm 23 ragt in die Ausnehmung 21 hinein. In den Leiterplattenrohling, also den Rahmen 20 sind darüber hinaus Befestigungsbohrungen 24 eingearbeitet, welche zur Festlegung des Anschlusselementes 10 an ein Gegenlager dienen.
Der Rahmen 20 ist sodann mit Leiterbahnen 25 und Lötfeldern 26 versehen und verfügt zudem über Lötflächen 27. Die Lötfelder 26 dienen der stoffschlüssigen Anordnung von ersten Kontaktelementen 28, welche im Folgenden auch als Platinenkontakte 28 bezeichnet werden, da diese eine elektrische Verbindung mit den Kontaktflächen 15 der LED-Platinen 12 eingehen. Auf den Lötflächen 27 wiederum werden zweite Kontaktelemente 29 stoffschlüssig aufgebracht, welche im Weiteren auch als Anschlusskontakte 29 bezeichnet werden, da diese der Anbindung von stromversorgenden Anschlusskabeln dienen. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass die Begrifflichkeit „Lötfeld“ bzw. „Lötfläche“ zwar die bevorzugte stoffschlüssige Verbindungsart, nämlich das Löten, impliziert, jedoch jede andere Stoffschlussverbindung zwischen Platinenkontakt 28 bzw. Anschlusskontakt 29 und dem Lötfeld 26 bzw. der Lötfläche 27 möglich ist. Die verschiedenen Leiterbahnen 25 dienen der elektrischen Verbindung zwischen Lötflächen 27 und Lötfeldern 26. Ferner verfügt der Rahmen 20 über Verbindungsflächen 30, welche der Festlegung des Rahmens 20 als Unterteil des LED-Anschlusselementes 10 mit dem nunmehr zu beschreibenden Abdeckelement 40 als Oberteil des LED-Anschlusselementes 10 dienen.
Das Abdeckelement 40 ist seinerseits aus einem flächigen Platinenrohling gebildet und über spanende oder stanzende Bearbeitung mit einer Vielzahl von Konturen versehen. Hierzu zählen zunächst Befestigungsbohrungen 41, welche mit ihren Pendants im Rahmen 20 fluchten, so dass eine Festlegung des LED-Anschlusselementes 10 an einem Gegenlager möglich ist. Darüber hinaus sind in das Abdeckelement 40 Durchbrechungen 42 eingearbeitet, welche im Wesentlichen kreisrund gehalten sind und der Aufnahme der LEDs 13 samt Kragen 14 dienen.
Über Prüffreischnitte 43, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel Teil der Durchbrechung 42 sind, ist der jeweilige Temperaturabgriff 17 der im Anschlusselement 10 gehaltenen LED-Platine 12 erreichbar.
Das Abdeckelement 40 verfügt ferner über Öffnungen 44, welche mit denjenigen Bereichen fluchten, welche die Platinenkontakte 28 am Rahmen 20 einnehmen. Die Öffnungen 44 dienen dazu, die Platinenkontakte 28 aufzunehmen, soweit diese sich einen Raum oberhalb der dem Abdeckelement zugewandten Oberfläche des Rahmens 20 angeordnet sind.
2 zeigt - im Gegensatz zur Explosionsdarstellung der 1 - das Abdeckelement 40 von seiner dem Rahmen 20 zugewandten Unterseite. Hier sind die abdeckelementseitigen Verbindungsflächen 45 zu sehen, in welche ein Aufnahmeraum 46 eingearbeitet ist. Im konkreten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Aufnahmeraum 46 um eine Durchkontaktierung, wie sie üblicherweise bei Leiterplatten eingearbeitet werden kann.
Die Verbindungsflächen 45 des Abdeckelementes 40 kooperieren mit den Verbindungsflächen 30 des Rahmens 20, um eine stoffschlüssige Befestigung beider Teile aneinander zu ermöglichen, wobei als Verbindungsmittel im konkreten Ausführungsbeispiel wiederum ein Lötmittel vorgesehen ist. Andere Verbindungsarten sind selbstverständlich ebenso nutzbar, um das Abdeckelement 40 am Rahmen 20 anzuordnen. Der Aufnahmeraum 46 dient dazu, überschüssiges Verbindungsmittel aufzunehmen, um eine möglichst unmittelbare, spaltfreie Anordnung von dem Abdeckelement 40 auf dem Rahmen 20 zu ermöglichen. Dies ist insbesondere bei der Nutzung eines Lötmittels erforderlich. Andere Verbindungsmaßnahmen, wie beispielsweise das Kleben, können durchaus ohne Aufnahmeraum 46 auskommen.
Da der Aufnahmeraum 46 hier im konkreten Ausführungsbeispiel als Durchkontaktierung ausgebildet ist, ist diese auch auf der Oberseite des in 1 dargestellten Abdeckelementes sichtbar und mit dem entsprechenden Bezugszeichen versehen.
In den 3 bis 5 ist exemplarisch einer der Platinenkontakte 28 in zwei Perspektiven sowie einer Seitenansicht dargestellt. Der Platinenkontakt 28 teilt sich in einen Lötfuß 50 und einen Kontaktarm 51, wobei Lötfuß 50 und Kontaktarm 51 über eine Verkröpfung 52 aneinander angebunden sind.
Der Lötfuß 50 dient zur Befestigung des Platinenkontaktes an einem der Lötfelder 26, wohingegen der Kontaktarm 51 federrückstellelastisch ausgebildet ist und mit einer endseitig durch Prägen ausgeformten Kontaktwarze 53 auf einer zugeordneten Kontaktfläche 15 einer LED-Platine 12 zwecks elektrischer Kontaktierung aufliegt.
Die Verkröpfung 52, gebildet durch einen im Wesentlichen senkrecht zum Lötfuß 50 stehenden Verbindungsschenkel 54, ist im Übergangsbereich zum Lötfuß 50 mit einer Aussteifungsprägung 55 versehen. Diese bewirkt, dass eine auf den Kontaktarm 51 aufgebrachte Andruckkraft zu dem Aufbau einer Federspannung im Kontaktarm 51 selber führt, der Übergangsbereich zwischen Lötfuß 50 und Verbindungsschenkel 54 jedoch spannungsfrei bleibt. Auf diese Weise wird eine übermäßige Belastung der Anbindung zwischen Lötfuß 50 und Lötfeld 26 vermieden.
Wie die Seitenansicht des Platinenkontaktes 28 in 5 zeigt, kragt der Kontaktarm 51 in einen Bereich unterhalb des Lötfußes 50 aus, so dass die Kontaktwarze 53 zumindest in der Ebene der dem Abdeckelement 40 zugewandten Oberseite des Rahmen 20 durchstößt.
6 zeigt das LED-Anschlusselement gemäß 1 in zusammengesetzter Form, wobei das Anschlusselement 10 im Bereich einer LED-Platine 12 aufgebrochen dargestellt ist. Der 6 ist zu entnehmen, dass der Rahmen 20 spaltfrei mit dem Abdeckelement 40 verbunden ist und die Platinenkontakte 28, welche auf den Lötfeldern 26 befestigt sind, in den Öffnungen 44 des Abdeckelementes 40 einsitzen. Die Befestigungsbohrungen 41 des Abdeckelementes 40 fluchten mit den Befestigungsbohrungen 24 des Rahmens 20. Der Kragen 14 sitzt in der Durchbrechung des Abdeckelementes 40 ein, wohingegen die LED-Platine 12 in der Ausnehmung des Rahmens einsitzt. Dabei liegt das Abdeckelement 40 auf der Oberseite der LED-Platine 12 auf (vgl. Schnittdarstellung 8).
In den 7 und 8 ist eine Schnittdarstellung des LED-Anschlusselementes 10 gemäß Schnittlinie A-A in 6 gezeigt. 7 zeigt das Anschlusselement 10 vor Auflage auf dem LED-Leuchtmittel 11, 8 zeigt das auf das LED-Leuchtmittel 11 aufgelegte Anschlusselement 10.
Wie aus der vergleichenden Betrachtung der 7 und 8 hervorgeht, wird der Platinenkontakt 28 beim Aufsetzen des Anschlusselementes 10 auf das LED-Leuchtmittel 11 nach oben, weg vom LED-Leuchtmittel 11, ausgelenkt, sobald er auf der Oberfläche der LED-Platine 12 aufliegt. Hierdurch wird auf den Kontaktarm 51 des Platinenkontaktes 28 eine Federrückstellkraft aufgebaut, welche zunächst eine definierte Kontaktkraft verursacht und so eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen Platinenkontakt 28 und LED-Leuchtmittel 11 gewährleistet.
Die Federrückstellkräfte der Platinenkontakte 28 können auch dazu benutzt werden, eine ausreichende Andruckkraft zwischen der LED-Platine 12 und einem Gegenlager aufzubringen, um einen guten Wärmeübergang sicherzustellen. Somit wären allein die Platinenkontakte 28 zum Aufbringen der entsprechenden Andruckkräfte zwischen LED-Leuchtmittel 11 und Gegenlager verantwortlich. Bei dieser so nicht dargestellten Ausführungsform würde die Dicke des Rahmens 20 des Anschlusselementes 10 der Dicke der LED-Platine 12 entsprechen oder diese zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen leicht unterschreiten.
Im in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist es hingegen so, dass der Rahmen 20 gegenüber der LED-Platine 12 in seiner Dicke mit leichtem Untermaß gefertigt ist, so dass die bei der Festlegung des LED-Anschlusselementes 10 auf dem Gegenlager mittels Befestigungselementen aufgebrachten Anzugskräfte über das Abdeckelement 40 auch auf die LED-Platine 12 wirken und so den Wärmeübergang gewährleistende Andruckkräfte zwischen LED-Platine 12 und nicht dargestelltem Gegenlager bewirken.
Insgesamt stellt die Erfindung ein LED-Anschlusselement 10 bereit, welches durch die Wahl von Rohplatinen zur Herstellung des LED-Anschlusselementes 10 ein Ausgangsmaterial nutzt, welches mit gängigen Bearbeitungsmethoden auch bei kleinen Losgrößen effizient und kostengünstig bearbeitbar ist. Die Erfindung trägt so dem Problem Rechnung, dass eine Vielzahl unterschiedlich gestalteter Anschlusselemente 10 für unterschiedlich ausgestaltete LED-Leuchtmittel 11 bereitgestellt werden müssen.
Bei der Verwendung eines LED-Anschlusselementes 10 zur Festlegung mehrerer gleichartiger oder aber auch verschiedener LED-Leuchtmittel 11 zeigt sich die Nutzung des Platinenmaterials als Ausgangsmaterial zur Herstellung des LED-Anschlusselementes 10 als wesentlicher Vorteil, da anstelle einer kabelgebundenen Verdrahtung die Verbindung der LED-Leuchtmittel 11 untereinander über Leiterbahnen 25 erfolgen kann.
Sofern eine einheitliche Verbindungsmethode für die Befestigung von Rahmen 20 und Abdeckelement 40 untereinander sowie zur Festlegung der Platinen- und der Anschlusskontakte 28, 29 genutzt wird, wie beispielsweise das Löten, kann dieser Befestigungsprozess für alle Bauteile gemeinsam, beispielsweise einem Lötofen, vorgenommen werden.
Die Befestigung des Rahmens 20 am Abdeckelement 40 muss im Grunde genommen lediglich der üblichen Transport- und Montagebelastungen standhalten, da die Befestigungsmittel zur Festlegung des LED-Anschlusselementes 10 an einem Gegenlager gleichzeitig dem Zusammenhalt von Rahmen 20 und Abdeckelement 40 dienen.
Mittels der Haltearme 23, welche in der Ebene des Rahmens ausgelenkt werden, um ein LED-Leuchtmittel 11 durch Kraftbeaufschlagung der LED-Platine 12 reibschlüssig in der Ausnehmung 21 zu halten, trägt dies genauso zur Herstellung eines möglichst flachen Anschlusselementes 10 bei, wie das Einbringen der Öffnungen 44, in welchen alle auf den Rahmen 20 aufgesetzten Bestandteile der Platinenkontakte 28 einsitzen.
Bezugszeichenliste

10: LED-Anschlusselement
11: LED-Leuchtmittel
12: LED-Platine
13: LEDs
14: Kragen
15: Kontaktflächen
16: Ausschnitt
17: Temperaturabgriffe
20: Rahmen
21: Ausnehmung
22: Haltemittel
23: rückstellelastischer Haltearm
24: Befestigungsbohrung
25: Leiterbahn
26: Lötfeld
27: Lötfläche
28: erstes Kontaktelement / Platinenkontakt
29: zweites Kontaktelement / Anschlusskontakte
30: Verbindungsfläche
40: Abdeckelement
41: Befestigungsbohrung
42: Durchbrechung
43: Prüffreischnitt
44: Öffnung
45: Verbindungsfläche
46: Aufnahmeraum
50: Lötfuß
51: Kontaktarm
52: Verkröpfung
53: Kontaktwarze
54: Verbindungsschenkel
55: Aussteifungsprägung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013103815 A1 [0002]
EP 2083489 A1 [0006]

Claims

LED-Anschlusselement (10) zur Anbindung eines LED-Leuchtmittels mit einer auf einer Platine (12) angeordneten LED-Lichtquelle, - mit einem Rahmen (20), der zumindest eine Ausnehmung (21) für die LED-Platine (12) aufweist, - mit einem Abdeckelement (40), welches auf dem Rahmen (20) aufsitzt und zumindest eine Durchbrechung (42) für die LED-Lichtquelle aufweist, - mit ersten Kontaktelementen (28), die ausnehmungsnah angeordnet sind und dazu dienen, eine elektrische Verbindung mit Kontaktflächen (15) der LED-Platine (12) einzugehen, - mit zweiten Kontaktelementen (29), die dem Anschluss von elektrischen Anschlussleitern dienen, um die Stromversorgung zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass - der Rahmen (20) und das Abdeckelement (40) aus einem elektrisch nicht leitfähigen Leiterplattenmaterial, insbesondere aus glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet sind, - die Ausnehmung (21) und/oder die Durchbrechung (42) mittels insbesondere eines Stanz-, Bohr- oder Fräsprozesses hergestellt sind.
LED-Anschlusselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das den Rahmen (20) bildende Leiterplattenmaterial mit Leiterbahnen (25) versehen ist, die eine elektrische Verbindung der ersten und der zweiten Kontaktelemente (28, 29) bewirken.
LED-Anschlusselement (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten, ausnehmungsnah auf dem Rahmen (20) angeordneten Kontaktelemente (28) als stoffschlüssig auf je einem Lötfeld (26) des Rahmens (20) angeordnete Andruckkontakte ausgebildet sind.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Kontaktelemente (29) als stoffschlüssig auf je einer Lötfläche (27) angeordnete Klemmkontakte ausgebildet sind.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Kontaktelemente (28, 29) gleicher Polarität mittels einer Leiterbahn (25) untereinander verbunden sind.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Kontaktelemente (28, 29) unter Einbindung mehrere LED-Platinen (12) in Reihe oder parallelgeschaltet sind.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) zumindest zwei Anordnungsflächen für einpolige zweite Kontaktelemente (29) und/oder wenigstens eine Anordnungsfläche für ein zweipoliges zweites Kontaktelement (29) aufweist.
LED-Anschlusselement (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das auf dem Rahmen (10) angeordnete Abdeckelement (40) im Bereich der Anordnungsflächen für einpolige und/oder zweipolige zweite Kontaktelemente (29) Freischnitte (43) aufweist.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) Anordnungsbereiche für die ersten Kontaktelemente (28) ausbildet und dass das auf dem Rahmen (20) angeordnete Abdeckelement (40) mit diesen Anordnungsbereichen fluchtende Öffnungen (44) aufweist.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) und das Abdeckelement (40) stoffschlüssig miteinander verbunden sind, insbesondere eine Lötverbindung miteinander eingehen.
LED-Anschlusselement (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) oder das Abdeckelement (40) im Bereich der gegenseitigen, stoffschlüssigen Verbindung aneinander einen Aufnahmeraum (41) für überschüssiges Verbindungsmittel, insbesondere eine Durchkontaktierung zur Aufnahme von überschüssigem Lot aufweisen.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) und das Abdeckelement (40) miteinander fluchtende Befestigungsbohrungen (24, 41) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln ausbilden.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) und/oder das Abdeckelement (40) Zentriermittel aufweisen, die mit entsprechenden Gegenmitteln der LED-Platine (12) zusammenwirken.
LED-Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (20) oder das Abdeckelement (40) Haltemittel (22) zur Vormontage der LED-Platine (12) am Anschlusselement (10) aufweisen.
LED-Anschlusselement (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das rahmenseitige Halteelement (22) ein aus dem Leiterplattenmaterial herausgearbeiteter, in die Ausnehmung (21) zur Aufnahme der LED-Platine (12) rückstellelastisch hineinragender Haltearm (23) ist, welcher die LED-Platine (12) reibschlüssig am Anschlusselement (10) halten kann.