DE60210991T2

DE60210991T2 - Adapter zum energietransfer

Info

Publication number: DE60210991T2
Application number: DE60210991T
Authority: DE
Inventors: Harrit & Sorensen A/S Nicolaj SORENSEN; Harrit & Sorensen A/S Thomas HARRIT
Original assignee: Katholm Invest AS; Kai Rostrup Jensen ApS
Current assignee: Ledlumina Technology Struer Dk AS
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2002-08-13
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-08-14
Also published as: EP1423891B1; WO2003017435A1; EP1423891A1; ATE324686T1; DE60210991D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System, das eine Sandwichplatte und einen Adapter umfasst, der zum Übertragen von elektrischer Leistung dient und in der Sandwichplatte anzubringen ist, die einen Kern aus einem elektrisch isolierenden Material umfasst, wobei das isolierende Material an jeder Seite mit einer Schicht aus einem elektrisch leitenden Material versehen ist, wobei der Adapter wenigstens einen ersten Stift, der so beschaffen ist, dass er mit einer der leitenden Schichten eine elektrisch leitende Verbindung herstellt, wenn der Adapter angebracht wird, und wenigstens einen zweiten Stift, der so beschaffen ist, dass er mit der anderen leitenden Schicht eine elektrisch leitende Verbindung herstellt, wenn der Adapter angebracht wird, enthält. Das System könnte einen Adapter für einen Lichtsender zur Anbringung in einer Öffnung einer Sandwichplatte enthalten. Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung eines derartigen Adapters zum Erzeugen eines gewünschten Bildes.
Es ist üblich, Lichtanzeigen herzustellen, bei denen mehrere Lichtsender an der Anzeige angebracht sind. Die Lichtsender werden so angeordnet, dass sie die Form oder den Text bilden, die bzw. der durch die Anzeige dargestellt werden soll. Die Lichtsender werden über mehrere Leitungen mit einer elektrischen Spannung versorgt, da jeder einzelne Lichtsender einzeln mit einer Leistungsquelle verbunden werden muss. Die Anzahl der Leitungen kann deshalb groß sein, was bedeutet, dass verhältnismäßig hohe Herstellungskosten entstehen und Schwierigkeiten vorhanden sind, flache Anzeigen herzustellen.
Alternativ werden Anzeigen mit Lichtleitern hergestellt, die mit einem oder mehreren externen Lichtsendern verbunden sind. Bei diesem Typ von Anzeigen müssen eine große Anzahl von Lichtsendern verwendet werden, wodurch die gleichen Nachteile, die oben erwähnt wurden, bewirkt werden.
Aus dem US-Patent Nr. 3.383.641 ist außerdem bekannt, ein System zu schaffen, das durch die Einleitung beschrieben wurde. Dieses System weist jedoch einen Adapter mit vorstehenden Stiften auf, die in eine Platte mit einem Adaptergehäuse einzusetzen sind, das sich über die Platte, die gemeinsam mit dem Adapter verwendet wird, hinaus erstreckt. Dadurch ist es nicht möglich, eine schlanke Konstruktion herzustellen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine einfache Art der Anbringung und der Versorgung von Lichtsendern, die in einer Ebene angebracht sind, zu schaffen, um die Notwendigkeit der Verdrahtung zu verringern und die Herstellung von flachen Anzeigen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Schaffen eines Systems, das in der Einleitung erwähnt ist und dahingehend besonders ist, dass die Sandwichplatte eine Öffnung besitzt, die wenigstens teilweise durch die Sandwichplatte verläuft, und dass der Adapter ein Adaptergehäuse umfasst, das in der Öffnung anzubringen ist.
Der erfindungsgemäße Adapter ist dahingehend besonders, dass Stifte so beschaffen sind, dass ihre Erstreckung im Wesentlichen in dem Adaptergehäuse verläuft.
Durch die Verwendung des Systems und des Adapters der Erfindung kann Leistung an willkürlichen Stellen an die Sandwichplatte und von dieser übertragen werden. Leistung kann z. B. von der Sandwichplatte an einen Lichtsender oder von einer Stromversorgung an die Sandwichplatte übertragen werden. Dies ist möglich bei einer sehr schlanken Konstruktion, da das Adaptergehäuse in der Öffnung der Platte angeordnet ist.
Durch das Versehen des Adapters mit Verbindungsmitteln für wenigstens einen Lichtsender können mehrere Lichtsender in beliebigen Mustern auf einer Sandwichplatte angeordnet werden. Dies erfordert lediglich, dass die Sandwichplatte mit Öffnung an den Positionen versehen ist, an denen Lichtsender platziert werden sollen. Die Sandwichplatte kann in der gewünschten Form ausgeschnitten werden. Die Sandwichplatte kann eben sein oder sie kann z. B. durch Verdrehen oder Biegen geformt sein. Die Lichtsender werden beleuchtet, indem eine Spannung, die für die Lichtsender geeignet ist, an den leitenden Schichten der Sandwichplatte angelegt wird.
Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Adapters kann die Sandwichplatte für Anzeigen, jedoch auch zum Beleuchten verwendet werden. Eine Sandwichplatte kann z. B. an der Decke als ein "Sternenhimmel" aufgehängt werden.
Elektrische Leistung kann der Sandwichplatte durch einen erfindungsgemäßen Adapter zugeführt werden, wobei der Adapter Verbindungsmittel für Stromversorgungsverbinder enthält.
Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Adapters für die Versorgung mit elektrischer Leistung ist es außerdem möglich, eine Stromversorgung für die Sandwichplatte herzustellen. Es ist nicht erforderlich, Leitungen an die Sandwichplatte zu löten, und der Adapter kann bei einer minimalen Verwendung von Werkzeugen angebracht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren genauer beschrieben, wobei:
1 einen Querschnitt einer ersten Ausführungsform des Adapters, der an einer Sandwichplatte angebracht ist, zeigt;
2 eine zweite Ausführungsform des Adapters in einer perspektivischen Explosionsansicht zeigt;
3 eine perspektivische Ansicht des Adapters von 2, jedoch im zusammengebauten Zustand zeigt;
4 den Adapter von 2, der in einer Sandwichplatte angebracht ist, in einer perspektivischen Ansicht von unten zeigt;
5 eine Vorderansicht und eine Schnittansicht einer Sandwichplatte mit Öffnungen für mehrere Adapter zeigt;
6 eine weitere Sandwichplatte mit Öffnungen für mehrere Adapter zeigt;
7 mehrere Adapter zeigt, die an einer weiteren Sandwichplatte angebracht sind, die aus mehreren elektrisch getrennten separaten Segmenten gebildet ist;
8 einen Abschnitt einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adapters in einer perspektivischen Ansicht zeigt;
9 die Ausführungsform von 8, die in einer Sandwichplatte angebracht ist, im Querschnitt zeigt;
10 die Ausführungsform von 8 von unten zeigt;
11 die Ausführungsform von 8 von der Seite zeigt;
12 eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adapters in einer perspektivischen Explosionsansicht zeigt;
13 das Gleiche wie 12, jedoch in einer Seitenansicht zeigt;
14 eine fünfte Ausführungsform des Adapters, der in einer Sandwichplatte angebracht ist, in einer perspektivischen Schnittansicht zeigt;
15 den Adapter von 14 in einer perspektivischen Ansicht mit teilweiser Explosionsdarstellung von oben zeigt;
16 den Adapter von 14, der zum Teil zusammengebaut ist, in einer perspektivischen Ansicht von unten zeigt;
17 eine sechste Ausführungsform des Adapters in einer perspektivischen Ansicht von unten zeigt;
18 einen Querschnitt des Adapters von 17, der in einer Sandwichplatte angebracht ist, zeigt;
19 eine Ausführungsform des Stromversorgungsadapters, der in einer Sandwichplatte angebracht ist, zeigt;
20 einen Querschnitt des Adapters von 19 zeigt; und
21 den Adapter von 19 in einer perspektivischen Ansicht von unten zeigt.
In den Figuren ist der Lichtsender eine Diode, deswegen ist das erste Anschlussbein als Anodenstift und der andere Stift als Katodenstift bezeichnet. Die Verwendung von Dioden ist besonders vorteilhaft, wenn eine geringe Spannung und eine geringe Leistung verwendet werden. Der Lichtsender kann außerdem eine Glühlampe, eine möglicherweise geformte oder gebogene Neonröhre, eine Ansammlung von mehreren Dioden oder ein anderer bekannter Lichtsender sein. Der Adapter kann außerdem andere elektronische Elemente außer einer Diode enthalten. Es kann z. B. ein Widerstand vor der Diode oder anderen elektronischen Elementen angebracht sein, um die Diode gegen Überspannung zu schützen oder um den Strom der Diode auf andere Art zu steuern. Der angegebene Adapter kann außerdem für anderen elektrische Vorrichtungen, z. B. einen Motor verwendet werden. Der angegebene Adapter kann sogar verwendet werden, um Leistung an die Sandwichplatte zu liefern, indem ein Leitungspaar mit dem Katodenstift und dem Anodenstift verbunden werden und diese Leitungen an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen wird.
In 1 ist der Adapter 1 gezeigt, in dem der Lichtsender, der hier eine Diode 2 ist, befestigt ist. Der Adapter 1 ist in einer gefrästen oder gebohrten Öffnung 3 in der Sandwichplatte 4 angebracht. Die Öffnung 3 kann auf andere Art als eine Schneideoperation geschaffen werden, z. B. durch eine Kombination von Stanzen und Spritzgießen oder Thermoformung der einzelnen Schichten. Der Anodenanschluss 5 der Diode ist mit einem ersten Ende eines Anodenstifts 6 verbunden und der Katodenanschluss 8 der Diode ist mit einem ersten Ende eines Katodenstifts 9 verbunden. Das zweite Ende des Anodenstifts steht mit einer ersten Schicht 7 des elektrisch leitenden Materials der Anzeige in elektrischer Verbindung und das zweite Ende des Katodenstifts 9 steht mit einer zweiten Schicht 10 des elektrisch leitenden Materials der Anzeige 10 in elektrischer Verbindung.
Es ist außerdem möglich, die Diode mit entgegengesetzter Polarität anzubringen, so dass Anode und Katode ihre Funktion vertauschen. Mehrere Adapter können mit unterschiedlicher Polarität in der gleichen Sandwichplatte angebracht sein. Hierbei können die Dioden als zwei unterschiedliche Gruppen gesteuert werden. Dies ermöglicht, dass die beiden Gruppen blinken oder beide Gruppen eingeschaltet werden, indem eine Wechselspannung mit geringer bzw. hoher Frequenz angelegt wird, wodurch die eine oder die andere Gruppe in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung eingeschaltet wird, oder indem in den beiden Gruppen unterschiedliche Leuchtintensitäten vorhanden sind, indem die Impulsbreite in der angelegten Wechselspannung variiert wird.
Der Adapter 1 und die Diode 2 können als eine integrierte Einheit hergestellt werden oder die Diode kann in dem Adapter 1 durch allgemein bekannte Techniken, z. B. Kleben, Löten und durch Presspassung befestigt werden. Die elektrische Verbindung zwischen der Diode 2 und dem Anodenstift 6 und dem Katodenstift 9 kann mit allgemein bekannten Techniken, z. B. Kleben, Löten und durch Presspassung erreicht werden. In der gezeigten Ausführungsform ist der Adapter 1 durch Presspassung befestigt, wobei der Anodenstift 6 und der Katodenstift 9 in die Schichten 7, 10 des elektrisch leitenden Materials gepresst werden. Der Adapter 1 kann in der gefrästen Öffnung oder in dem Hohlraum 3 mit bekannten Techniken, z. B. durch Presspassung, Kleben oder durch Überlagern mit einer Kunststofflage befestigt werden. Das Befestigen mit einer Kunststofflage, die vorzugsweise durchlässig ist, schafft einen leichten Zugang zum Entfernen und zum möglichen Austauschen eines Lichtsenders. Da die Kunststofflage außerdem gegen Feuchtigkeit schützt, kann die Verwendung der Kunststofflage sogar dann erfolgen, wenn der Adapter 1 in der gefrästen Öffnung 3 mit einer anderen Technik befestigt wurde. Alternativ kann der Adapter mit Lack oder einer anderen Beschichtung gegen Feuchtigkeit geschützt werden.
Die Sandwichplatte 4, die zwei Schichten 7, 10 aus elektrisch leitendem Material und einen Kern 11 aus elektrisch isolierendem Material enthält, ist Stand der Technik. Der elektrische Isolator 11 kann z. B. Polyethylen, PVC oder Nylon in einer Dicke von 4 bis 25 mm enthalten. Die Schichten 7, 10 können z. B. Aluminium, Kupfer, Silber oder Gold mit einer Dicke von 0,5 bis 10 mm enthalten. Bei den Abmessung in den vorgeschlagenen Bereichen ist es möglich, Lichtdioden in einer Platte mit einer Fläche von einem Quadratmeter in 500 Adaptern vorzusehen. Der Isolator 11 sowie die Schichten aus elektrisch leitendem Material 7, 10 können außerdem ein durchlässiges Material enthalten, was dann ein Vorteil ist, wenn die Sandwichplatte von hinten betrachtet wird.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform des Adapters gezeigt, bei der die einzelnen Teile des Adapters zusammen mit einer Diode einzeln dargestellt sind. An der Oberseite ist die Diode 2 mit den Anodenanschlüssen 5, 5' und den Katodenanschlüssen 8, 8' zu sehen, die durch den Zusammenbau eine elektrische Verbindung mit den Anodenstiften 6 und den Katodenstiften 9 herstellt und von dem Adaptergehäuse 12 umgeben ist. Die Anodenstifte 6 und die Katodenstifte 9 können vorteilhaft mit dem Adaptergehäuse 12 gemeinsam geformt werden. Das Adaptergehäuse 12 ist mit einem Kranz 13 versehen, der ein Mittel zum Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit, z. B. einen O-Ring oder eine andere Dichtung enthält.
In 3 wird der Adapter 1 von unten betrachtet. In dieser Ausführungsform beträgt der Durchmesser des Adaptergehäuses 12 etwa 13 mm und der Durchmesser des Kranzes 13 beträgt etwa 16 mm, wobei jedoch in Abhängigkeit von der bestimmten Diode, die mit dem Adapter zu verwenden ist, andere Abmessungen möglich sind. Der Teil des Anodenstifts 6 und des Katodenstifts 9, der aus dem Adaptergehäuse 12 vorsteht, wird durch Anbringen in einer gefrästen Öffnung in einer Sandwichplatte in die elektrisch leitende Schicht der Sandwichplatte gepresst und dadurch eine elektrische Verbindung zwischen ihnen herstellen.
In 4 ist der Adapter 1, der in einer Sandwichplatte 4 angebracht ist, zu sehen. In der gezeigten Ausführungsform ist die gefräste Öffnung durch die gesamte Dicke der Sandwichplatte hergestellt. Der Katodenstift 9 ist in eine Schicht 10 aus elektrisch leitendem Material gepresst. Der Isolator 11 sowie die Schichten aus elektrisch leitendem Material 7, 10 können ebenfalls ein durchlässiges Material enthalten, was dann einen Vorteil darstellt, wenn die Sandwichplatte von hinten betrachtet wird. In einer weiteren Ausführungsform ist der Adapter so beschaffen, dass zwei entgegengesetzt gerichtete Lichtsender angebracht werden. Dabei sind Lichtsender an beiden Seiten des Adapters angeordnet, so dass Licht an beiden Seiten der Sandwichplatte erzeugt wird, wodurch die Möglichkeit verbessert wird, beide Seiten der Sandwichplatte zum Beleuchten oder Signalisieren zu verwenden.
In 5 ist eine Anzeige 501, die eine Sandwichplatte mit Ausfräsungen für mehrere Adapter enthält, von der Vorderseite und im Schnitt zu sehen. Die Anzeige 501 ist so geformt wie das Symbol, das durch die Anzeige dargestellt werden soll, und die Anzeige 501 ist mit gleichmäßig verteilten Ausfräsungen 3 zum Anbringen von erfindungsgemäßen Adaptern versehen. Da überflüssiges Material von der Anzeige entfernt wurde, wird ein leichtes Gewicht erreicht. Die Anzeige kann ferner beim vollen Tageslicht gelesen werden, da das Lesen nicht von den Lichtsendern abhängt.
In 6 ist eine Anzeige 601 zu sehen, bei der mehrere Adapter 1 in ein Muster eingesetzt sind, das das Zeichen der Anzeige definiert. Diese Ausführungsform kann einfach aufgehängt werden, da mehrere Zeichen auf der gleichen Platte vorgesehen sein können. Sie ist des Weiteren einfach herzustellen, da die Platte nicht in der Form des Zeichens geschnitten werden muss.
In 7 ist eine Ausführungsform zu sehen, bei der mehrere Adapter 1 in eine Sandwichplatte eingesetzt sind, wobei eine Schicht aus elektrisch leitendem Material in mehrere, untereinander isolierte Segmente 701, 702, 703 unterteilt ist. Dadurch können Lichtsender in der Sandwichplatte für jedes Segment separat ein- und ausgeschaltet werden. Dies schafft eine Möglichkeit für unterschiedliche Arten von Lauflichtern. Die gleiche Wirkung kann erreicht werden, indem eine weitere Ausführungsform des Adapters in einer Sandwichplatte, die zusätzliche elektrisch isolierte Kerne und zusätzliche Schichten aus elektrisch leitendem Material enthält, angebracht wird. Diese Ausführungsform enthält unterschiedliche Adapter mit Anodenstiften und Katodenstiften, die so angeordnet sind, dass sie beim Anbringen eine elektrische Verbindung mit unterschiedlichen Schichten herstellen. Durch Kombinieren der genannten Alternativen zum Unterteilen der Buchsen in Gruppen, können komplizierte Muster erreicht werden.
8 zeigt eine dritte Ausführungsform des Adapters 1 zum Anbringen in einer Öffnung, die sich nicht vollständig durch die Sandwichplatte erstreckt. Der Katodenstift 9 ist so beschaffen, dass er durch Einsetzen in die Platte gebogen wird und dadurch eine gute elektrische Verbindung mit einer Schicht aus elektrisch leitendem Material herstellt. 9 zeigt den gleichen Adapter in einem in der Sandwichplatte befindlichen Blindloch 3. Der Katodenstift 9 ist so gebogen, dass die elektrische Verbindung mit einer Schicht aus elektrisch leitendem Material 10 mittels der Federkraft hergestellt wird, die sich aus der elastischen Verformung des Katodenstifts 9 ergibt. In 10 ist der Adapter von unten zu sehen, wobei der Anodenstift 6 einen elektrischen Kontakt mit einer Schicht des leitenden Materials 7 durch den Anodenstift herstellt, der beim Anbringen des Adapters in die Kante des elektrisch leitenden Materials 7 gepresst wird. In 11 ist der Adapter von der Seite zu sehen, wobei die Höhendifferenz zwischen dem Anodenstift 6 und dem Katodenstift 9 deutlich zu sehen ist. Durch Verwendung dieser Ausführungsform wird eine Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit von einer Seite erreicht und da eine Schicht der Sandwichplatte in einem durchgängigen Stück gehalten wird, bleibt die Platte selbst bei vielen Öffnungen stabil.
Die 12 und 13 zeigen eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adapters. Das Adaptergehäuse 12 enthält hier einen oberen und einen unteren Teil, wobei sich der Anodenstift 6 zwischen dem oberen und dem unteren Teil des Adaptergehäuses befindet. Der obere Teil ist mit zwei Führungsstiften versehen, die in Führungslöcher in dem unteren Teil passen. Der Anodenstift 6 ist als eine Scheibe mit Führungslöchern hergestellt, die den Durchgang von Führungsstiften des oberen Teils des Gehäuses zulassen und den Anodenstift in einer korrekten Position mit einer Buchse, um eine elektrische Verbindung mit dem Anodenanschluss 5 der Diode 2 herzustellen, und mit mehreren nach oben gedrehten Stiften 14 zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Anodenstift 6 und einer Schicht 7 aus elektrisch leitendem Material halten. Durch die Verwendung von mehreren Stiften wird eine bessere und stabilere elektrische Verbindung zwischen dem Anodenstift 6 und einer elektrisch leitenden Schicht 7 erreicht. Der Anodenstift 6 ist ferner mit mehreren flachen Haltestiften 15 versehen, die als Widerhaken dienen. Während der Anbringung in der Sandwichplatte, werden diese Stifte 15 somit geringfügig gebogen und etwas in den isolierenden Kern 11 gepresst. Die Haltestifte 15 werden deswegen den Adapter in der Sandwichplatte halten. Der Katodenstift 9 ist mit Buchsen zum Herstellen elektrischer Verbindungen mit dem Katodenanschluss 8 der Diode 2 versehen. Im montierten Zustand wird der Katodenstift 9 eine elektrische Verbindung mit der zweiten elektrisch leitenden Schicht 10 herstellen.
Die fünfte Ausführungsform des Adapters, die in den 14 bis 16 gezeigt ist, wird nachfolgend genau beschrieben.
Das Trageprinzip der Konstruktion besteht darin, dass die elektrischen Verbindungen für eine große Anzahl von Leuchtdioden durch zwei Aluminiumschichten an der Vorderseite bzw. der Rückseite eines Aluminium/PVC-Laminats oder einer Sandwichplatte, die nachfolgend als Verbundelement bezeichnet wird, verlaufen und darin, dass dieses Verbundelement die Hauptkomponente in einer ebenen Anzeigestruktur darstellt, die individuell gefertigt, aufgestellt und überall, unter anderem an der Außenseite von Gebäudefronten zuverlässig betrieben werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die folgenden Vorteile erreicht:

– Der Adapter kann in dem Verbundelement auf einfache und sichere Art angebracht und befestigt werden.
– Die Trennung für den Zweck der Wiedergewinnung der Rohmaterialien der Vorrichtung ist möglich.
– Die Aluminiumbleche an der Vorderseite und der Rückseite des Verbundelements wirken als Leiter für elektrische Ströme für den Katodenstift bzw. den Anodenstift. Die Vorderseite wirkt außerdem als eine Kühlplatte für die Leistungsverluste in den Leuchtdioden.
– In Verbindung mit der Anwendung des Beleuchtungssystems kann das Verbundelement an gewöhnlich vorhandenen Produktionsausrüstungen bearbeitet werden, wobei sich Anzeigenhersteller auf Aluminium als Rohmaterial konzentrieren.
– Der elektrische und der thermische Kontakt wird durch Elemente gebildet, die gegeneinander gepresst werden oder ineinander geformt sind.
– Die Konstruktion funktioniert im Innen- und Außenbereich bei jedem Wetter und bei Umgebungstemperaturen zwischen –20°C und +45°C.
– Die Kontakte sind unter anderen dadurch gegen Korrosion geschützt, dass die gesamte Konstruktion zur Umgebung abgedichtet ist, um das Eindringen von Feuchtigkeit zu verhindern.
– Eine lange Lebensdauer ist gewährleistet und eine unnötige Erwärmung der Diode wird vermieden, indem der Adapter so entworfen ist, dass der Wärmewiderstand von den Katodenstiften zur Umgebung viel kleiner ist als der maximal zulässige Wert von 90 K/W.
– Der Adapter muss in dem Loch in dem Verbundelement nicht in bestimmte Richtungen ausgerichtet sein.
– Die gleiche Konstruktion wird unabhängig davon verwendet, ob das Licht nach vorn oder nach hinten gerichtet ist.
– Eine mechanische Verriegelung der Bestandteile des Adapters wird hergestellt, bevor er in dem Verbundelement angebracht wird.
– Die angebrachten Dioden sind während Lagerung und Transport gegen mechanische Beschädigung und UV-Licht geschützt.
– So weit wie möglich werden umweltfreundliche Materialien verwendet.

Bestandteile:
Die Konstruktion enthält drei Kunststoffelemente, drei Metallelemente, eine Diode sowie eine Spezifikation der Löcher in dem Verbundelement, die zum Anbringen des Adapters zu verwenden sind. Siehe 14 bis 16.
Die Kunststoffelemente sind:

– Unterteil: Das Unterteil 101 stimmt mit dem harten Teil 109 des Oberteils 106 überein. Das Unterteil 101 bildet das erste Element in der Montagefolge und alle drei Metallelemente 102, 103, 104 werden an dem Element angebracht, bevor das Oberteil 106 aufgepresst wird, woraufhin die Baueinheit den Basisadapter darstellt. Später werden die Diode 105 und der Hut 107 aufgepresst. Um den Adapter in dem Loch in dem Verbundelement zu zentrieren, sind an der Kante des Elements drei Führungen 108 vorgesehen.
– Oberteil (Element aus zwei Komponenten): Das Oberteil 106 enthält einen Teil 109 aus hartem Kunststoff und einen Teil 110 aus weichem Kunststoff, die zusammen geformt sind. Der Zweck des weichen Teils oder der Dichtung besteht darin, das Eindringen von Feuchtigkeit in die metallischen Kontakte des Adapters zu verhindern. Dies bildet eine Dichtung, die an dem Hut 107, an der Vorderseite des Verbundelements 111 und der Unterseite der Diode 105 anliegt. Die Dichtungen an der Unterseite der Diode 105 und an dem Hut 107 bilden gemeinsam eine Doppelsperre zwischen den metallischen Kontakten 102, 103, 104 und der Umgebung. Die Dichtung an der Vorderseite des Verbundelements stellt selbst eine Doppelsperre mit einer dünnen Innenwand 112 und einer dickeren Außenwand 113 dar. Diese beiden Doppelsperren sind in der Konstruktion parallel angeordnet. Der weiche Teil 110 enthält ein nicht leitendes Material, um dadurch eine galvanische Korrosion an der Vorderseite des Verbundelements zu vermeiden. Der montierte und eingepasste Adapter stellt sicher, dass die untere Feder 103 gegen die Innenseite 114 der hintersten Aluminiumplatte presst und dass die vier Diodenstifte durch den Stern 104, den Wärmeleiter 102 und die untere Feder 103 in einer Arbeitsoperation gepresst werden können.
– Hut (Linse): Der Hut 107 wirkt sowohl als Dichtungselement als auch als optische Streueinrichtung. Der Hut ist auf dem weichen Teil 110 der Oberseite angebracht, wodurch eine gute Dichtung gegen die Umgebung geschaffen wird. Die Optik 115 streut das Licht zur besseren Verteilung und erreicht dadurch einen gleichmäßigen Lichtpegel an den betrachteten Oberflächen. Der Hut besitzt ferner die Eigenschaft, dass das Material UV-Licht absorbiert und dadurch die Diode vor UV-Bestrahlung schützt. Wenn der Adapter in das Verbundelement gepresst wird, werden Kräfte von dem Hut 107 über einen eingebauten Zylinder 116 an den harten Teil 109 des Oberteils übertragen, um den weichen Teil des Oberteils nicht zu beschädigen oder zu verformen. Wenn die zusätzliche Streuung von Licht nicht erforderlich ist und die Konstruktion in einer trockenen Umgebung angeordnet wird, kann der Hut weggelassen werden, wenn das fertige Anzeigeprodukt aufgestellt wird und betriebsbereit ist.

Die metallischen Elemente sind:
– Stern:
Der Stern 104 ist aus verzinktem Edelstahl hergestellt und besitzt drei Funktionen:

1. Befestigen des zusammengebauten Adapters in dem Verbundelement mittels 4 Klappen 118. Die Klappen haben eine Länge, die sich daraus ergibt, dass sie durch die Anbringung des Adapters in dem Verbundelement unter der Aluminiumplatte an der Vorderseite 11 des Verbundelements angeordnet werden.
2. Schaffen eines elektrischen Kontakts zwischen den Katodenstiften 117 der Diode und der Aluminiumplatte an der Vorderseite des Verbundelements mittels acht Klappen 119. Diese acht Klappen 119 wirken außerdem als Widerhaken gemeinsam mit den oben erwähnten Klappen 118 und tragen auf diese Weise zum Festhalten des Adapters in dem Verbundelement bei.
3. Gegenseitiges Verriegeln der beiden Kunststoffelemente Oberseite 106 und Unterseite 101. Durch diese Funktion werden Schnappverriegelungen oder Ultraschallschweißen vermieden. Beim Zusammenbau greifen die Klappen um die Säulen 121 im Unterteil und 122 im Oberteil und halten dadurch den Adapter im zusammengebauten Zustand.

– Wärmeleiter 102:
Der Wärmeleiter 102 ist aus Aluminium hergestellt, um Wärme von den Katodenstiften 117 zu der Aluminiumplatte an der Vorderseite 111 des Verbundelements zu leiten. Die Katodenstifte werden durch zwei Löcher in dem Wärmeleiter 102 gepresst, wodurch die Löcher etwa die gleiche Form erhalten wie die Diodenstifte. Eine Wärmeleitungspaste wird verwendet, um eine gute Wärmeleitfähigkeit zu schaffen und um gegen eine galvanische Korrosion zwischen Silber und Aluminium zu schützen.
– Untere Feder:
Die untere Feder 103 aus Edelstahl dient dazu, eine elektrische Verbindung von den Anodenstiften zu der Aluminiumplatte an der Rückseite 114 des Verbundelements zu schaffen. Es wird angemerkt, dass keine Notwendigkeit besteht, Wärme von den Anodenstiften abzuführen.
Bei der unteren Feder und dem Stern wird das gleiche Federprinzip verwendet, um die Elemente an den Diodenstiften festzuhaken und einen guten elektrischen Kontakt herzustellen.
Die Diode wird in gewissem Umfang als Konstruktionselement verwendet, da sowohl der Stern als auch die unteren Federn an den Stiften einhaken und dadurch zum gegenseitigen Verriegeln der Elemente des Adapters beitragen. Zusammengebaute Adapter ohne Dioden können jedoch problemlos verpackt und an Einzelhändler versandt werden, die die Dioden in ihren eigenen Werkstätten anbringen möchten.
Das Verbundelement ist eines der Grundelemente der Konstruktion. Löcher mit einem Durchmesser von 12 mm werden zum Anbringen der Adapter gefräst. Ferner wird die Kontur der Anzeigezeichen so gefräst, dass das Verbundelement auf diese Weise die lasttragende Konstruktion und die Form der Anzeige bildet. Konstruktive Elemente in Verbindung mit der Verdrahtung für die Stromversorgung sollten auf der gleichen Seite des Verbundelements wie die Adapter angeordnet werden und sie sollten vom Rand der Anzeige nicht sichtbar sein.
Kühlung des Diodenchips
Die Wärme von dem Diodenchip wird durch die beiden Katodenstifte 117 abgeleitet. Der Wärmewiderstand von dem Chip zu den Lötpunkten der Stifte beträgt maximal 90 K/W gemäß dem Vishay-Datenblatt für TELUX^TM-Dioden. Es ist eine Aufgabe der Adapterkonstruktion, einen Wärmewiderstand von den Lötpunkten zu der Umgebung herzustellen, der möglichst klein ist. Der Widerstand sollte höchstens 90 K/W betragen; wobei jedoch gilt: je niedriger die maximale Temperatur des Chips während des Betriebs ist, desto länger ist die Lebensdauer des Produkts.
Der Stern 104 aus Edelstahl ist als Wärmeleiter nicht ausreichend wirkungsvoll und kann allein die Anforderungen für einen geringen Wärmewiderstand nicht erfüllen. Deswegen ist ein Element 102 aus Aluminium, das lediglich den Zweck der Ableitung von Wärme von den Katodenstiften 117 besitzt, eingesetzt. Ferner wird Wärmeleitungspaste in den Kontaktbereichen verwendet, um dadurch die Wärmeableitung zu verbessern. Berechnungen zeigen, dass der Wärmewiderstand von den Stiften zur Umgebung auf diese Weise etwa 40 K/W beträgt. Messungen an handgefertigten Mustern der Konstruktion haben einen Widerstand von etwa 50 K/W ergeben.
Korrosion
Die Konstruktion enthält unter anderem unterschiedliche leitende Materialien, die zusammengefügt sind, um zuverlässige elektrische Verbindungen herzustellen. Von den anderen verwendeten Materialien könnten einige möglicherweise eine Gefahr darstellen, da sie mit der Zeit unerwünschte elektrische Verbindungen oder Kontakte herstellen.
Über die Lebensdauer des Produkts könnte die Leitfähigkeit der Kontakte durch Korrosion beeinflusst werden, die sich aus der Wirkung von Gasen und Feuchtigkeit ergibt. Wenn an Kontaktpunkten Feuchtigkeit vorhanden ist, wird galvanische Korrosion auftreten und dieser Mechanismus stellt die größte Gefahr für einen Funktionsausfall des Produkts dar.
Um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in die Kontaktpunkte eindringt, werden weiche Dichtungen 110 um die gesamte Adapterkonstruktion hergestellt. Diese Dichtungen können jedoch keine vollständige Sicherheit gegen das Eindringen von Feuchtigkeit mit der Zeit schaffen und deswegen wird die Konstruktion zur Lösung des Problems mit folgenden Einzelheiten ausgeführt:

– Auf die Kontaktpunkte zwischen den silberbeschichteten Katodenstiften und den Elementen aus Edelstahl und Aluminium wird eine Wärmeleitungs- und Wasserabweisungspaste aufgebracht. Sie besitzt drei Funktionen: Vergrößern der Wärmeleitfähigkeit, Schutz gegen Korrosion aus der Luft und Schutz gegen galvanische Korrosion, die durch Feuchtigkeit bewirkt wird.
– Die Elemente aus Edelstahl sind verzinkt, dadurch ist die Gefahr der galvanischen Korrosion zwischen den Kontakten dieser Elemente und den Aluminiumplatten des Verbundelements geringer. Ferner wird auf die Kontaktoberflächen ein wasserabweisendes Mittel, z. B. eine Siliconzusammensetzung oder Fett aufgebracht, um zu verhindern, dass Luft und Wasser Korrosion bewirken.
– Zwischen den Anodenstiften 123 und der unteren Feder 103 aus Edelstahl wird nichts Besonderes unternommen, da Edelstahl und Silber untereinander nicht aggressiv sind. Der Kontaktpunkt zwischen der unteren Feder und der Aluminiumplatte des Verbundelements wird mit einem wasserabweisenden Mittel, z. B. Silicon oder Fett abgedichtet.

Mit der Zeit kann Feuchtigkeit durch das Kunststoffelement des Verbundelements oder unter die daran geklebten Aluminiumplatten eindringen. Auf diese Weise kann Feuchtigkeit Zugang zu den Kontakten des Adapters erlangen. Der Schutz der Kontaktflächen mit wasserabweisenden Mitteln kann deswegen mit den folgenden Maßnahmen verbessert werden:

– Kleben einer weichen Dichtung an die Vorderseite des Verbundelements
– Kleben einer weichen Dichtung an den Hut
– Füllen aller Hohlräume und Kontaktbereiche mit einer nicht leitenden und nicht härtenden Siliconzusammensetzung.

Die sechste Ausführungsform des Adapters, der in den 17 und 18 gezeigt ist, wird nachfolgend genau beschrieben.
Die sechste Ausführungsform des Adapters ist der fünften Ausführungsform sehr ähnlich. Um die Güte des elektrischen Kontakts zwischen dem Adapter und der Schicht 10 des elektrisch leitenden Materials zu verbessern, ist der Katodenstift durch eine Feder 201 und ein Katodenkontaktelement 202 gebildet. Das Katodenkontaktelement 202 enthält Widerhaken 203 und Dorne 204. Während der Anbringung in der Sandwichplatte werden die Widerhaken 203 geringfügig gebogen und etwas in den isolierenden Kern 11 gepresst und die Dorne 204 werden etwas in die Schicht 10 aus elektrisch leitendem Material gepresst. Die Dorne 204 sind mit scharfen Kanten ausgebildet, um das Eindringen der Dorne 204 in die Schicht 10 zu verbessern. Die Widerhaken 203 halten gemeinsam mit der Feder 201 die Dorne in einem elektrischen Kontakt mit der Schicht 10.
Der Stromversorgungsadapter, der in den 19 bis 21 gezeigt ist, wird nachfolgend genau beschrieben.
Der Stromversorgungsadapter 230 ist in einer Sandwichplatte 4 angebracht. Der Leistungsadapter 301 kann in der Sandwichplatte 4 durch allgemein bekannte Techniken, z. B. Kleben, durch Schrauben oder Bolzen und Muttern durch mehrere Öffnungen 321 in dem Stromversorgungsadapter 230 in der Sandwichplatte 4 befestigt werden.
Der Stromversorgungsadapter enthält ferner einen ersten Stift, der durch eine Feder 301 und ein Katodenkontaktelement 302 gebildet ist. Das Katodenkontaktelement 302 enthält Widerhaken 303 und Dorne 304. Während der Anbringung in der Sandwichplatte werden die Widerhaken 303 geringfügig gebogen und werden etwas in den isolierenden Kern 11 gepresst und die Dorne 304 werden etwas in die Schicht 10 aus elektrisch leitendem Material gepresst. Die Dorne 304 sind mit scharfen Kanten ausgebildet, um das Eindringen der Dorne 304 in die Schicht 10 zu verbessern. Die Widerhaken 303 halten gemeinsam mit der Feder 301 die Dorne in einem elektrischen Kontakt mit der Schicht 10.
Der Stromversorgungsadapter 320 enthält ferner einen zweiten Stift, der durch eine gezahnte Scheibe 322 gebildet ist. Während der Anbringung in der Sandwichplatte wird die gezahnte Scheibe 322 etwas in die Schicht 7 aus dem elektrisch leitenden Material gepresst. Die gezahnte Scheibe 322 wird durch die Kraft, die auf den Stromversorgungsadapter 302 durch die Anbringungsmittel ausgeübt wird, in einem elektrischen Kontakt gehalten.
Das Katodenkontaktelement 302 ist mit einer ersten Leitung 324 in elektrischem Kontakt und die gezahnte Scheibe 322 ist mit einer zweiten Leitung 325 in elektrischem Kontakt. Durch Verbinden der Leitungen mit einer elektrischen Stromversorgung kann der Adapter 320 elektrische Leistung an die Sandwichplatte 4 liefern.
Wenn der Stromversorgungsadapter 320 in der Sandwichplatte mechanisch sicher befestigt ist, kann die Sandwichplatte 4 an den Leitungen 324, 325 getragen werden.
Um die elektrischen Kontakte zwischen den Stiften und den Schichten 7, 10 aus elektrisch leitendem Material vor Wasser zu schützen, ist eine Dichtungsvorrichtung 323, z. B. ein Dichtflansch oder ein O-Ring vorgesehen.

Claims

Adapter, der in der Öffnung einer Sandwichplatte (4) zu montieren ist, die wenigstens teilweise durch diese Sandwichplatte (4) verläuft, wobei die Sandwichplatte (4) eine mittlere Isolierschicht (11), eine obere leitende Schicht (7) und eine untere leitende Schicht (10) unter der Isolierschicht (11) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter ein Gehäuse (12) mit einem oberen und einem unteren Gehäuseteil, Führungslöcher in einem der Teile, Führungsstifte im anderen der Teile, die in die Führungslöcher passen, und eine leitende Scheibe (6) zwischen dem oberen und dem unteren Teil umfasst, wobei die leitende Scheibe (6) ferner Führungslöcher aufweist, die den Durchgang der Führungsstifte zulassen und die leitende Scheibe (6) in einer korrekten Position zwischen dem oberen und dem unteren Teil halten, wobei die leitende Scheibe (6) mehrere nach außen sich erstreckende erste Stifte (14) für die Herstellung einer stabilen elektrischen Verbindung mit der oberen leitenden Schicht (7) und einen zweiten Stift (9), der im unteren Teil angebracht ist und sich nach außen erstreckt, um eine elektrische Verbindung mit der unteren Schicht (10) herzustellen, aufweist.
Adapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner eine lichtemittierende Diode umfasst, die einen Katodenaschluss und einen Anodenanschluss (7) besitzt, die sich von der Diode (2) erstrecken, dass der obere Teil eine Aussparung für die Aufnahme der lichtemittierenden Diode (2) besitzt, dass der zweite Stift (9) eine Katodenbuchse für die Aufnahme des Katodenanschlusses und für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit ihr besitzt und dass die leitende Scheibe (6) eine Anodenbuchse für die Aufnahme des Anodenanschlusses (5) und für die Herstellung eines elektrischen Kontakts mit ihm besitzt.
Adapter nach Anspruch 1 oder dadurch gekennzeichnet, dass er für die Verwendung mit wenigstens einen Lichtsender vorgesehen ist, wobei der Adapter ein Adaptergehäuse für die Anbringung in einer Öffnung einer Sandwichplatte besitzt, die einen Kern aus einem elektrisch isolierenden Material (11) aufweist, wobei der Kern mit einer Schicht aus einem elektrisch leitenden Material auf beiden Seiten des Kerns versehen ist, wobei die Öffnung wenigstens teilweise durch die Sandwichplatte verläuft, wobei der A dapter einen oder mehrere erste Stifte (14), die so beschaffen sind, dass sie eine elektrisch leitende Verbindung mit einer der Schichten herstellen, wenn der Adapter in der Öffnung angebracht ist, und wenigstens einen zweiten Stift, der so beschaffen ist, dass er eine elektrisch leitende Verbindung mit der anderen Schicht herstellt, wenn der Adapter in der Öffnung angebracht ist, aufweist.
Adapter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender wenigstens eine Diode (2) ist.