EP2815177B1

EP2815177B1 - Leuchtmodul

Info

Publication number: EP2815177B1
Application number: EP13707575.0A
Authority: EP
Inventors: Thomas Preuschl; Dieter EISENHUT
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2013-02-14
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2033-02-14
Also published as: US20150049484A1; US9279574B2; CN104126095A; WO2013120962A1; DE102012202354A1; EP2815177A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul gemäß Anspruch 1. Bisher werden Leuchtdioden (LED)-Module in unterschiedlichen Aufbauten erstellt. Dies erschwert es in der Praxis erheblich, Gleichteilkonzepte für solche LED-Module umzusetzen. Die geometrischen Formfaktoren der LED-Module werden durch einseitig bestückte Platinen vorgegeben. LED-Module, die mehrere Leiterplatten beinhalten, sind in der Regel durch Kabelverbindungen verbunden.
Relevanter Stand der Technik zum Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der DE 10 2009 054 620 A1 gezeigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere Leuchtmodule bereitzustellen, welche eine verbesserte Eignung für Gleichteilkonzepte aufweisen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Leuchtmodul, aufweisend ein Gehäuse mit einer offenen Rückseite, ein Lichtquellensubstrat mit mindestens einer daran angeordneten Lichtquelle, eine in dem Gehäuse untergebrachte Treiberplatine, mindestens ein elektrisches Verbindungselement zur elektrischen Verbindung der Treiberplatine mit dem Lichtquellensubstrat und ein Verschlusselement zum Verschließen der offenen Rückseite, wobei das Verschlusselement zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung eingerichtet ist.
Ein solches Leuchtmodul ermöglicht eine Reduzierung an zum Zusammenbau benötigten thermischen Prozessen. Auch wird so eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht. Zudem vereinfacht ein solcher Modulaufbau eine Nutzung von Gleichteilkonzepten bzw. eine Austauschbarkeit von Leuchtmodulen. Durch das Verschlusselement ist die Treiberplatine einfach und in dem Gehäuse unterbringbar. Das Gehäuse ist dicht abschließbar, so dass das Leuchtmodul insbesondere auch verschiedene Schutzklassen erfüllen kann, z.B. Schutzklassen vom Typ I, II oder III.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Treiberplatine mindestens ein elektrisches und/oder elektronisches Bauteil oder Baustein zum Betreiben der mindestens einen Lichtquelle aufweist, z.B. einen integrierten Schaltkreis, Widerstand, Kondensator usw. Dies ermöglicht eine besonders hohe Belegungsdichte von Lichtquellen an dem Lichtquellensubstrat und eine geschützte Unterbringung des zum Betreiben der Lichtquellen benötigten Treibers. Es ist eine Weiterbildung davon, dass der Treiber (bzw. dessen elektrische und elektronische Bauteile) ausschließlich auf der Treiberplatine angeordnet sind.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweist. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein ("Remote Phosphor"). Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
Unter einem Leuchtmodul kann insbesondere eine Licht abstrahlende Einheit bzw. Modul verstanden werden, welche nicht zur eigenständigen Beleuchtung vorgesehen ist, sondern typischerweise zum Einbau in eine übergeordnete Beleuchtungseinheit vorgesehen ist, z.B. in eine Leuchte oder ein Beleuchtungssystem. So weist das Leuchtmittel typischerweise keinen eigenen Netzanschlussstecker o.ä. auf. Andererseits ist das Leuchtmodul typischerweise auch nicht wie eine Lampe oder ein Leuchtmittel als ein einfacher Verbrauchsgegenstand vorgesehen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine elektrische Verbindungselement mindestens zwei elektrisch leitfähige (Kontakt-)Stifte, z.B. aus Kupfer, umfasst. Diese ermöglichen insbesondere eine einfache und sicherere Kontaktierung oder zumindest Vorbereitung einer Kontaktierung schon bei einem Einsetzen oder Einschieben der Trägerplatine in das Gehäuse.
Jedoch mögen auch nur ein Stift oder mehr als zwei Stifte verwendet werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Stifte (mechanisch und elektrisch bzw. 'elektromechanisch') fest mit der Treiberplatine verbunden sind, was eine Handhabung und ihre präzise Positionierung erleichtert. Die feste Verbindung mit der Treiberplatine kann beispielsweise durch Verlötung hergestellt sein.
Es ist eine zur Bereitstellung einer besonders stabilen und thermisch nicht belastenden Verbindung bevorzugte Ausgestaltung, dass die Stifte an der Treiberplatine verstemmt, insbesondere kaltverschweißt oder kaltverstemmt (mittels 'Pressfit'), befestigt sind. Alternativ oder zusätzlich können die Stifte z.B. auch an dem Lichtquellensubstrat kaltverstemmt befestigt sein.
Es ist eine für eine sichere Kontaktierung, einfache Handhabung und präzise, insbesondere senkrechte, Ausrichtung bevorzugte Weiterbildung, dass die Stifte in eine jeweilige, insbesondere enge, Durchführung durch die Treiberplatine eingeführt sind. Die Durchführung kann insbesondere durch eine elektrisch leitfähige Hülse oder Rohr umgesetzt sein, was eine elektrische Kontaktierung erleichtert, insbesondere bei einem Kraftschluss mit dem jeweiligen Stift.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Lichtquellensubstrat außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Es ist eine Ausgestaltung davon, dass das Lichtquellensubstrat außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Dies ermöglicht eine hohe Lichtausbeute ohne eine Beeinflussung durch das Gehäuse. Zudem wird so eine effektive Wärmeabfuhr von den Lichtquellen durch Wärmekonvektion ermöglicht.
Es ist eine alternative Ausgestaltung davon, dass das Lichtquellensubstrat innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. So wird eine dichte Unterbringung auch des Lichtquellensubstrats und damit der Lichtquellen ermöglicht. Das Gehäuse kann dann zur Abstrahlung von durch die mindestens eine Lichtquelle erzeugtem Licht beispielsweise eine lichtdurchlässige, insbesondere vorderseitig angeordnete, Abdeckung aufweisen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das Gehäuse elektrisch leitfähig ist. Dadurch mag insbesondere ein Schutzleiter an das Gehäuse angeschlossen werden. Zudem wird so auch eine gute thermische Leitfähigkeit und folglich Wärmeableitung bereitgestellt. Das Gehäuse kann insbesondere aus Metall, z.B. Aluminium, bestehen, was ein besonders preiswertes, einfach formbares und sehr gut elektrisch und thermisch leitfähiges Gehäuse bereitstellt.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Gehäuse mindestens eine Durchführung oder Freisparung aufweist, durch welche die Stifte geführt sind.
Es wird zur einfachen Kontaktierung bevorzugt, dass eine durch das Gehäuse nach außen geführte Endfläche des Kontaktstifts als elektrische Kontaktfläche dient. Die Kontaktfläche kann beispielsweise als Kontaktfläche für einen Bonddraht dienen, welcher andererseits mit dem Lichtquellensubstrat verbunden ist.
Der Bonddraht kann z.B. aus Gold, Silber, Kupfer und/oder Aluminium bestehen. Die Kontaktfläche mag zur Herstellung oder Verbesserung ihrer Bondfähigkeit mit einer dafür geeigneten Materiallage belegt sein, z.B. Ni/Au für Bonddrähte aus Aluminium oder Ni/Pd/Au für Bonddrähte aus Gold.
Insbesondere für den Fall, dass das Lichtquellensubstrat außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, können die Stifte zumindest in einem durch das Gehäuse geführten Abschnitt von einer elektrischen Isolierung umgeben sein, um eine elektrische Verbindung zu dem Gehäuse zu verhindern.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das Verschlusselement zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung mindestens eine Durchkontaktierung aufweist und die Treiberplatine mindestens eine(n) Federkontakt(einrichtung) zur elektrischen Kontaktierung einer Durchkontaktierung des Verschlusselements aufweist.
Dadurch wird eine einfache, ohne weitere Lötverfahren usw. auskommende elektrische Kontaktierung bereitgestellt.
Der Federkontakt mag ein elastisches, elektrisch leitendes Federelement sein, z.B. eine Blattfeder, was eine einfache Ausgestaltung ermöglicht. Durch die Kontaktierung der Abschlussplatte über die Federkontakte lässt sich eine einfache, sichere und vielseitige elektrische Kontaktierung bereitstellen, die Gleichteilkonzepte unterstützt.
Der Federkontakt mag insbesondere ein Federkontaktstift sein. Ein Federkontaktstift mag insbesondere zwei gegeneinander elastisch verschiebliche Teile aufweisen, insbesondere eine Hülse mit einem darin elastisch verschieblich gelagerten Stift.
Außer dem mindestens einen Federkontakt mag die Treiberplatine noch andere elektrische Kontakte aufweisen, z.B. Bondpads und/oder Durchführungen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Federkontakt in einem Reflow-Lötverfahren auf die Leiterplatte aufgebracht worden ist. Dies ergibt den Vorteil, dass die Federkontakte nicht in einem gesonderten Verfahren aufgebracht werden müssen, falls zumindest ein weiteres auf die Treiberplatine aufgebrachtes Bauteil (oder Bauelement oder Baustein) ebenfalls mit einem Reflow-Lötverfahren aufgebracht wird. Solche Bauteile werden häufig verwendet, z.B. oberflächenmontierte Bauteile (SMD-Bauteile).
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens zwei Federkontakte zum Anschluss einer Betriebsspannung an ein zugehöriges Leuchtmodul vorgesehen sind. Die Betriebsspannung mag beispielsweise eine Kleinspannung oder eine Netzspannung umfassen. Die Betriebsspannung mag insbesondere zwischen 10 und 250 Volt liegen.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Verschlusselement die gleiche Zahl an Durchkontaktierungen aufweist wie Federelemente an der Treiberplatine vorhanden sind. So wird ein Leuchtmodul mit einem vergleichsweise geringen Materialaufwand bereitgestellt.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Verschlusselement eine höhere Zahl an Durchkontaktierungen aufweist als Federelemente an der Treiberplatine vorhanden sind. So wird eine Verwendung eines standardisierten Verschlusselements mit jeweils unterschiedlichen Treiberplatinen vereinfacht.
Es ist zudem eine Weiterbildung, dass das Verschlusselement eine geringere Zahl an Durchkontaktierungen aufweist als Federelemente an der Treiberplatine vorhanden sind. Dies ermöglicht eine Verwendung einer Durchkontaktierung zur Bestromung mehrerer Federkontakte und so einen vereinfachten Aufbau, insbesondere Verdrahtung der Treiberplatine.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens eine Durchkontaktierung des Verschlusselements rotationssymmetrisch ausgestaltet ist. Dadurch wird eine rotationsunabhängige Kontaktierung des Leuchtmoduls in einer das Leuchtmodul aufnehmenden Leuchtvorrichtung ermöglicht, z.B. einer Leuchte, einem Beleuchtungssystem usw. Auch mag so das Verschlusselement einfach in das Gehäuse eingeschraubt werden. Zu diesem Zweck fällt die Symmetrieachse der
rotationssymmetrischen Durchkontaktierung zweckmäßigerweise mit der Rotationsachse des Verschlusselements zusammen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens eine Durchkontaktierung ringförmig ausgestaltet ist.
Als ringförmige und/oder rotationssymmetrische Durchkontaktierung sollen in diesem Sinne auch Durchkontaktierungen verstanden werden, die auf einer oder beiden Seiten des Verschlusselements jeweils ringförmige und/oder rotationssymmetrische Kontaktflächen aufweisen, wobei die Form der Verbindung zwischen den Kontaktflächen beliebig gestaltet sein kann. Es kann also beispielsweise eine Rotationssymmetrische Kontaktbahn über ein stiftförmiges Zwischenelement mit einer weiteren rotationssymmetrischen Kontaktbahn auf der gegenüberliegenden Seite verbunden sein.
Insbesondere mag eine Durchkontaktierung in Form eines Anschlusspunkts vorliegen, welcher konzentrisch zu der mindestens einen ringförmigen Durchkontaktierung angeordnet ist. Der Anschlusspunkt mag insbesondere mittig in Bezug auf das Verschlusselement angeordnet sein. Dies vereinfacht beispielsweise eine verwechslungssicherere Kontaktierung.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass eine Kontaktfläche des mindestens einen Federkontakts und/oder eine Kontaktfläche der mindestens einen Durchkontaktierung eine Oberflächenlage mit einer hohen Abriebfestigkeit aufweist. Die Oberflächenlage kann insbesondere Dickgold oder ein Ni/Au-Gemisch, insbesondere -Legierung, sein. Dadurch wird eine mechanisch besonders robuste und ausfallsichere Kontaktierung bereitgestellt.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Verschlusselement eine Leiterplatte ist, insbesondere vom Typ FR oder CEM. Diese Art von Leiterplatte ermöglicht eine besonders einfache und preiswerte Möglichkeit einer Integration galvanischer Prozesse.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass das eine Basismaterial der Leiterplatte CEM-1 bis CEM-5 aufweist, insbesondere CEM-3. Alternativ oder zusätzlich mag das eine Basismaterial der Leiterplatte FR-2 bis FR-5, insbesondere FR-4, aufweisen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das Verschlusselement zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung einen, insbesondere zentralen, Kabelkanal aufweist. An der Treiberplatine mag insbesondere mindestens eine elektrische Verbindung, insbesondere Kabel, abgebracht sein und durch den Kabelkanal nach außen geführt oder verlegt sein.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Verschlusselement an seinem Seitenrand mindestens ein Befestigungselement aufweist, welches in Eingriff mit mindestens einem an einer Innenwand des Gehäuses angeordneten Befestigungsgegenelement bringbar ist.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das Verschlusselement an seinem Seitenrand mindestens ein Befestigungselement in Form von Aussparungen aufweist, in welche an einer Innenwand des Gehäuses angeordnete Vorsprünge (welche das mindestens eine Befestigungsgegenelement bilden) eingreifen. Dadurch wird eine Rastbefestigung des Verschlusselements an dem Gehäuse ermöglicht. Die Rastbefestigung mag insbesondere ohne Werkzeug und durch einfaches Eindrücken des Verschlusselements in das Gehäuse realisierbar sein. Die Vorsprünge mögen im Querschnitt beispielsweise eine Dreiecksform oder eine Sägezahnform aufweisen. Die Aussparung und der Vorsprung sind insbesondere umlaufend aufgebildet, die Aussparung z.B. in Form einer Ringnut.
Das Befestigungselement und das Befestigungsgegenelement können ganz allgemein Teile einer Rastverbindung sein. Das Befestigungselement und das Befestigungsgegenelement können alternativ eine Schraubverbindung bilden, z.B. mit dem Befestigungselement als einem Außengewinde und dem Befestigungsgegenelement als einem Innengewinde, oder umgekehrt. Das Verschlusselement mag aber alternativ oder zusätzlich auch mit dem Gehäuse verklebbar, darin einpressbar usw. sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Treiberplatine in dem Gehäuse vergossen ist. Dies ergibt den Vorteil, dass sie besonders fest in dem Gehäuse befestigbar ist. Darüber hinaus kann so eine effektive elektrische Isolierung der auf der Treiberplatine befindlichen stromführenden Bereiche gegenüber dem Gehäuse gewährleistet werden (falls das Vergussmaterial elektrisch isolierend ist, z.B. aus Silikon besteht). Darüber hinaus verstärkt die Vergussmasse eine Wärmespreizung.
Bei einem Vorliegen von Kontaktstiften zur elektrischen Verbindung zwischen der Treiberplatine und dem Lichtquellensubstrat können diese ebenfalls mit vergossen sein, was auch ihre elektrische Isolierung und mechanische Befestigung verstärkt.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Gehäuse vollständig mit der Vergussmasse gefüllt ist.
Es ist insbesondere eine für den Fall eines Vorliegens von Federkontakten zwischen der Treiberplatine und dem Verschlusselement bevorzugte alternative Ausgestaltung, dass das Gehäuse nur teilweise mit der Vergussmasse gefüllt ist, und insbesondere einen beweglichen Teil des mindestens einen Federkontakts freilässt, also dafür eine Freistellung bildet. Dies ergibt den Vorteil, dass ein Aufsatz, eine Anpassung und/oder ein Austausch des Abdeckelements auch bei eingebrachtem Verguss problemlos möglich ist. Es ist eine Weiterbildung, dass die Vergussmasse eine Freistellung bezüglich des Verschlusselements bereitstellt, dieses also nicht vergossen ist.
Zur großflächigen Verteilung der zugehörigen Vergussmasse mag die Treiberplatine mindestens einen Kanal, bevorzugt mehrere Kanäle, aufweisen, z.B. Verguss/Entlüftungs-Bohrungen. Für den Fall, dass der Verguss bei bereits aufgesetztem Verschlusselement durchgeführt werden soll, wird es bevorzugt, dass das Verschlusselement mindestens einen Kanal, bevorzugt mehrere Kanäle, aufweist, z.B. Verguss/EntlüftungsBohrungen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das Gehäuse an einer seitlichen Außenseite ein Gewinde aufweist.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das Gehäuse eine hohlzylindrische Grundform mit einer geschlossenen Vorderseite aufweist und zumindest die Treiberplatine und das Verschlusselement eine kreisscheibenförmige Grundform aufweisen und zueinander parallel ausgerichtet sind. Die hohlzylindrische Grundform vereinfacht einen rotationsunabhängigen Einbau. So wird beispielsweise auch ein Vorsehen eines Gewindes an der seitlichen Außenseite bzw. äußeren Mantelfläche des Gehäuses zum Einbau des Leuchtmoduls erleichtert.
Es ist eine Weiterbildung, dass auch das Lichtquellensubstrat eine kreisscheibenförmige Grundform aufweist und zu der Treiberplatine und zu dem Verschlusselement parallel ausgerichtet ist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das Lichtquellensubstrat ein Keramiksubstrat ist, insbesondere aus einer elektrisch isolierenden Keramik wie AlN. Keramiken weisen den Vorteil einer typischerweise sehr guten Wärmeleitung von beispielsweise mehr als 50 W/(m·K) auf, so AlN von ca. 180 W/(m·K).
Es ist eine alternative Weiterbildung davon, dass das Substrat eine Leiterplatte oder Platine ist, z.B. eine Metallkernplatine.
Es ist auch eine Weiterbildung, dass das Gehäuse mindestens eine Befestigungseinrichtung zum (optionalen) Befestigen mindestens einer der mindestens einen Lichtquelle nachgeschalteten Optik aufweist. Die mindestens eine Optik mag beispielsweise mindestens eine lichtdurchlässige (transparente oder diffuse) Abdeckung, Reflektor, Linse, Kollimator usw. umfassen. Es ist eine Weiterbildung davon, dass die Befestigungseinrichtung eine an einer Außenseite des Gehäuses angeordnete, zumindest sektorweise (insbesondere vollständig) umlaufende Nut aufweist. Die Nut mag insbesondere das mindestens eine Lichtquellensubstrat seitlich umgebend angeordnet sein, um eine baulich einfache Überdeckung der mindestens einen Lichtquelle zu ermöglichen.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Weiterbildung, dass mindestens eine Optik (z.B. eine lichtdurchlässige Abdeckung) für eine oder mehrere Leuchtmodule gemeinsam durch eine übergeordnete Beleuchtungseinrichtung (Leuchte usw.), in welcher das Leuchtmodul eingebaut ist, bereitgestellt wird.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.1: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Leuchtmodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig.2: zeigt das Leuchtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von oben;
Fig.3: zeigt das Leuchtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten;
Fig.4: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Leuchtmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig.5: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Leuchtmodul gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig.6: zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Leuchtmodul gemäß einem viertem Ausführungsbeispiel; und
Fig.7: zeigt das Leuchtmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten.

Fig.1 zeigt ein Leuchtmodul 11 zum Einbau in einer Leuchte, einem Leuchtensystem usw.
Das Leuchtmodul 11 weist ein metallisches Gehäuse 12 mit einer hohlzylinderartigen Grundform auf, welches eine grundsätzlich geschlossene Vorderseite 13 und eine offene Rückseite 14 aufweist. In dem Gehäuse 12 ist eine kreisscheibenförmige Treiberplatine 15 mit CEM-3 oder FR-4 als deren Basismaterial untergebracht. Zur einfachen und korrekten Positionierung der Treiberplatine 15 liegt diese mit einem äußeren Rand ihrer Vorderseite auf einem innenseitigen Vorsprung 16 oder Verjüngung des Gehäuses 12 auf.
Die Treiberplatine 15 ist über zwei senkrecht stehende, elektrisch leitfähige Kontaktstifte 17 mit einem Lichtquellensubstrat 18 elektrisch verbunden. Das Lichtquellensubstrat 18 ist außerhalb des Gehäuses 12 angeordnet, und zwar liegt es mit seiner Rückseite flächig auf der Vorderseite 13 des Gehäuses 12 auf, hier über einen Wärmeleitkleber 40. Eine freie Vorderseite 19 des Lichtquellensubstrats 18 ist mit mehreren Lichtquellen in Form von, z.B. weiß leuchtenden, Leuchtdioden 20 ausgerüstet, wie auch in Fig.2 gezeigt. Das Lichtquellensubstrat 18 besteht aus Aluminiumnitrid (AlN), so dass die Leuchtdioden 20 elektrisch gegen das Gehäuse 12 isoliert sind, aber über einen nur geringen thermischen Widerstand mit dem dann als Kühlkörper wirkenden Gehäuse 12 verbunden sind.
Die Kontaktstifte 17 führen einerseits durch jeweilige enge Durchführungen 21 durch die Treiberplatine 15 und sind mit dieser rückseitig an einer Lötstelle 41 elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. Andererseits ragen die Kontaktstifte 17 durch entsprechende Durchführungen 22 des Gehäuses 12 und des Lichtquellensubstrats 18. Um eine elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuse 12 und dem jeweiligen Kontaktstift 17 zu verhindern, ist ein bezüglich der Treiberplatine 15 vorderseitiger Abschnitt der Kontaktstifte 17 von einer elektrisch isolierenden Hülle 23, z.B. aus Kunststoff, seitlich umgeben. Eine durch das Gehäuse 12 nach außen geführte Endfläche 24 des Kontaktstifts 17 dient als elektrische Kontaktfläche für einen jeweiligen Bonddraht 25. Der jeweilige Bonddraht 25 ist wiederum mit dem Lichtquellensubstrat 18, z.B. über ein sog. Bondpad 42 davon, verbunden. Das bzw. die Bondpads 42 sind über nicht gezeigte Verdrahtungen mit den Leuchtdioden 20 verbunden. Anstelle eines Bondpads 42 kann z.B. auch eine Lötkontaktfläche oder 'Solderpad' verwendet werden. Die Endfläche 24 des Kontaktstifts 17 mag eine besonders gut bondfähige oder lötfähige Lage (o.Abb.) aufweisen.
Die Treiberplatine 15 weist mehrere elektrische und/oder elektronische Bauteile 26 auf, welche einen Treiber zum Betreiben der Leuchtdioden 20 bilden. Die Treiberplatine 15 dient also als Treiberplatine. Über die Kontaktstifte 17 wird ein mittels der Bauteile 26 erzeugtes Betriebssignal an die Leuchtdioden 20 angelegt. Die Bauteile 26 sind zumindest teilweise SMD-Bauteile, was ihre einfache Aufbringung erleichtert, insbesondere mittels eines Reflow-Lötverfahres. An der Vorderseite 13 des Gehäuses 12 befindet sich ferner eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen mindestens einer den Leuchtdioden 20 gemeinsam nachgeschalteten Optik (o.Abb.). Die Befestigungseinrichtung ist in Form einer radial seitlich ausgerichteten, umlaufend um das Lichtquellensubstrat 18 bzw. die Leuchtdioden 20 umlaufenden Nut 27 ausgebildet, welche z.B. Durchbrüche zum Befestigen mittels einer Steck/Dreh-Verbindung oder Bajonett-Verbindung aufweisen kann.
An der außenseitigen oder äußeren Mantelfläche des Gehäuses 12 befindet sich ein Außengewinde 28 zum Einbau des Leuchtmoduls 11.
Die offene Rückseite 14 des Gehäuses 12 mit einem kreisscheibenförmigen Verschlusselement in Form einer weiteren Leiterplatte, der Verschlussleiterplatte 29, verschlossen, wie in Draufsicht in Fig.3 gezeigt. Die Verschlussleiterplatte 29 weist eine innere, punktförmige Durchkontaktierung 30 und eine dazu konzentrisch angeordnete äußere, ringförmige Durchkontaktierung 31 auf. Diese Form der Durchkontaktierungen 30, 31 ermöglicht eine rotationsunabhängige, vergleichsweise verwechslungssichere Kontaktierung. Unterseitig und damit außenseitig können die Durchkontaktierungen 30, 31 auf beliebige Art kontaktiert werden, z.B. durch Löten. Die Verschlussleiterplatte 29 dichtet das Gehäuse 12 und die darin aufgenommene Treiberplatine 15 ab, z.B. zum Erreichen einer gewünschten Schutzklasse.
Die Durchkontaktierungen 30, 31 weisen oberseitig (in das Gehäuse 12 gerichtet) und unterseitig (außenseitig) verbreiterte Kontaktflächen 30o und 30u bzw. 31o und 31u auf, was deren Kontaktierung, Verlötung usw. erleichtert.
Mit der Treiberplatine 15 sind die Durchkontaktierungen 30, 31 bzw. deren oberseitige Kontaktflächen 30o, 31o über zwei Federkontaktstifte 32, 33 verbunden. Folglich kann der mittels der Bauteile 26 gebildete Treiber über die Durchkontaktierungen 30, 31 und weiter die Federkontaktstifte 32, 33 versorgt oder gespeist werden, z.B. mit einer Netzspannung. Die Federkontaktstifte 32, 33 sind an der Unterseite der Treiberplatine 15 durch Reflow-Löten angebracht worden und erzeugen an den Durchkontaktierungen 30 bzw. 31 einen Druckkontakt. An den Kontaktflächen 30o, 30u, 31o, 31u der Durchkontaktierungen 30, 31 befindet sich eine abriebfeste Oberflächenlage in Form z.B. einer Ni/Au-Legierung.
Zur Befestigung an dem Gehäuse 12 weist die Verschlussleiterplatte 29 an ihrem Seitenrand sägezahnförmige Aussparungen 36 auf, in welche an einer Innenwand des Gehäuses 12 angeordnete, konforme Vorsprünge 37 rastend eingreifen.
Insbesondere auch zur elektrischen Isolierung gegenüber dem Gehäuse 12 ist die Treiberplatine 15 in dem Gehäuse 12 vergossen, z.B. mit Silikon als Vergussmasse 38. Die Kontaktstifte 17 und ihre Hüllen 23 sind mitvergossen.
Jedoch sind die Federkontaktstifte 32, 33 bzw. deren verschieblich gelagerte Stifte 34 nicht vergossen, so dass sie beweglich bleiben. Dies wird durch eine entsprechende Freistellung 35 erreicht.
Zur großflächigen Verteilung der zugehörigen Vergussmasse 38 weisen sowohl die Treiberplatine 15 als auch die VerschlussLeiterplatte 29 mehrere durchgehende Kanäle in Form von Verguss/Entlüftungsbohrungen 39 auf, wobei die Verguss/Entlüftungsbohrungen 39 der Verschluss-Leiterplatte 29 dicht verschlossen sind.
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Leuchtmodul 51. Das Leuchtmodul 51 ist ähnlich zu dem Leuchtmodul 11 aufgebaut, außer dass nun die Kontaktstifte 52, von denen hier einer beispielhaft gezeigt ist, zur Verbindung der Treiberplatine 55 mit dem Lichtquellensubstrat 18 als kaltverschweißbare oder kaltverstemmbare ('Pressfit-') Kontaktstifte 17 ausgestaltet sind.
Der Kontaktstift 52 weist an seinem an der Treiberplatine 55 befestigten (unteren) Ende einen kaltverformbaren Endbereich 53 auf, welcher in die enge Durchführung 21 eingesetzt ist und leicht nach unten herausragen mag. Zur elektrischen Kontaktierung und mechanisch stabilen Halterung ist in die Durchführung der Treiberplatine 55 eine metallische oder metallisierte Hülse 54 eingesetzt.
Der Endbereich 53 wird zunächst in die Hülse 54 eingesetzt und dann durch Kaltverstemmen so verbreitert, dass er in einer Presspassung in der Hülse 54 kraftschlüssig bzw. reibschlüssig befestigt ist. Die Hülse 54 dient als elektrischer Kontakt der Treiberplatine 55, so dass auf ein Verlöten oder eine andere thermisch belastende Verbindungsmethode verzichtet werden kann.
Die isolierende Hülle 23 ist erst an einem Abschnitt des Kontaktstifts 52 oberhalb des Endbereichs 53 vorhanden.
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Ausschnitt aus einem Leuchtmodul 61 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Leuchtmodul 51 ist ähnlich zu dem Leuchtmodul 11 aufgebaut, außer dass nun die elektrisch isolierende Hülle 62 an ihrem in das Lichtquellensubstrat 18 eingeführten (oberen) Endbereich eine umlaufende Verjüngung, hier in Form einer umlaufenden Stufe 63, aufweist, um eine Kriechstrecke zu verlängern und eine Anschlagstelle für eine Mechanik bereitzustellen.
Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Leuchtmodul 71. Fig.7 zeigt das Leuchtmodul 71 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von unten.
Das Leuchtmodul 71 ist ähnlich zu dem Leuchtmodul 11 aufgebaut, wobei jedoch nun die Treiberplatine 72 nicht über Federkontaktstifte mit der Verschlussleiterplatte 75 verbunden ist. Vielmehr sind an der Treiberplatine 72 zwei dreifach isolierte Kabel 73 angebracht, welche durch einen zentralen Kabelkanal 74 der Verschlussleiterplatte 75 nach außen geführt sind.
Das Gehäuse 12 ist nun zudem vollständig mit der Vergussmasse 38 gefüllt, welche auch den zentralen Kabelkanal 74 abdichtet.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt.
So mögen die kaltverstemmbaren Kontaktstifte zusätzlich oder alternativ an dem Lichtquellensubstrat 18 kaltverstemmbar oder kaltverstemmt sein.
Auch mag beispielsweise ein oberseitiger Endabschnitt des Kontaktstifts, welcher in dem Lichtquellensubstrat verläuft, keine isolierende Hülle aufweisen.
Zudem mögen mehrere Treiberplatinen in dem Gehäuse untergebracht sein, welche insbesondere zueinander beabstandet und insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind. Die Treiberplatinen können untereinander bevorzugt durch Kontaktstifte elektrisch verbunden sein.
Allgemein ist die Belegung der Leiterplatte(n) / Substrat(e) nicht auf Lichtquellen oder Treiberbauteile beschränkt.
Allgemein können die Leiterplatte(n) / Substrat(e) als Funktionssubstrate bezeichnet werden, z.B. das Lichtquellensubstrat als eine mögliche Ausbildung eines ersten Funktionssubstrats und die Treiberplatine als eine mögliche Ausbildung eines zweiten Funktionssubstrats.

Bezugszeichenliste

11: Leuchtmodul
12: Gehäuse
13: geschlossene Vorderseite des Gehäuses
14: offene Rückseite des Gehäuses
15: Treiberplatine
16: innenseitiger Vorsprung
17: Kontaktstift
18: Lichtquellensubstrat
19: freie Vorderseite des Lichtquellensubstrats
20: Leuchtdiode
21: Durchführung der Treiberplatine
22: Durchführung des Gehäuses
23: isolierende Hülle
24: Endfläche des Kontaktstifts
25: Bonddraht
26: Bauteil
27: Nut
28: Außengewinde
29: Verschlussleiterplatte
30: innere, punktförmige Durchkontaktierung
30o: oberseitig verbreiterte Kontaktfläche
30u: unterseitig verbreiterte Kontaktfläche
31: äußere, ringförmige Durchkontaktierung
31o: oberseitig verbreiterte Kontaktfläche
31u: unterseitig verbreiterte Kontaktfläche
32: Federkontaktstift
33: Federkontaktstift
34: verschieblich gelagerter Stift
35: Freistellung
36: Aussparung
37: Vorsprung
38: Vergussmasse
39: Verguss/Entlüftungsbohrung
40: Wärmeleitkleber
41: Lötstelle
42: Bondpad
51: Leuchtmodul
52: Kontaktstift
53: Endbereich
54: Hülse
55: Treiberplatine
61: Leuchtmodul
62: isolierende Hülle
63: Stufe
71: Leuchtmodul
72: Treiberplatine
73: Kabel
74: Kabelkanal
75: Verschlussleiterplatte

Claims

Leuchtmodul (11; 51; 61; 71), aufweisend
- ein Gehäuse (12) mit einer offenen Rückseite (14),

- ein Lichtquellensubstrat (18) mit mindestens einer daran angeordneten Lichtquelle (20),

- eine in dem Gehäuse (12) untergebrachte Treiberplatine (15; 55; 72),

- mindestens ein elektrisches Verbindungselement (17; 52) zur elektrischen Verbindung der Treiberplatine (15; 55; 72) mit dem Lichtquellensubstrat (18) und

- ein Verschlusselement (29; 75) zum Verschließen der offenen Rückseite (14), wobei das Verschlusselement (29; 75) zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung (30, 31; 74) eingerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Verschlusselement (29) zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung mindestens eine Durchkontaktierung (30, 31) aufweist und

- die Treiberplatine (15) mindestens einen Federkontakt, insbesondere Federkontaktstift (32, 33), zur elektrischen Kontaktierung einer Durchkontaktierung (30, 31) des Verschlusselements (29) aufweist.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine elektrische Verbindungselement mindestens zwei elektrisch leitfähige Stifte (17; 52) umfasst.
Leuchtmodul (51) nach Anspruch 2, wobei die Stifte (52) an der Treiberplatine (55) verstemmt, insbesondere kaltverstemmt, befestigt sind.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei
- das Lichtquellensubstrat (18) außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist,

- das Gehäuse (12) elektrisch leitfähig ist,

- das Gehäuse (12) mindestens eine Freisparung (22) aufweist, durch welche die Stifte (17) geführt sind und

- die Stifte (17) zumindest in einem durch das Gehäuse (12) geführten Abschnitt von einer elektrischen Isolierung (23; 62) umgeben sind.
Leuchtmodul (11; 51; 61) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens eine Durchkontaktierung (30, 31) des Verschlusselements (29) rotationssymmetrisch ausgestaltet ist.
Leuchtmodul (11; 51; 61) nach Anspruch 6, wobei mindestens eine Durchkontaktierung (31) ringförmig ausgestaltet ist.
Leuchtmodul (71) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei das Verschlusselement (75) zur Durchführung mindestens einer elektrischen Verbindung einen, insbesondere zentralen, Kabelkanal (74) aufweist.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (29; 75) an seinem Seitenrand mindestens ein Befestigungselement (36) aufweist, welches in Eingriff mit mindestens einem an einer Innenwand des Gehäuses (12) angeordneten Befestigungsgegenelement (37) bringbar ist.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Treiberplatine (15; 55; 72) in dem Gehäuse (12) vergossen ist.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (12) an einer seitlichen Außenseite ein Gewinde (28) aufweist.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Gehäuse (12) eine hohlzylindrische Grundform mit einer geschlossenen Vorderseite (13) aufweist und

- zumindest die Treiberplatine (15; 72) und das Verschlusselement (29; 75) eine kreisscheibenförmige Grundform aufweisen und zueinander parallel ausgerichtet sind.
Leuchtmodul (11; 51; 61; 71) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lichtquellensubstrat (18) ein Keramiksubstrat ist.