EP3794276B1 - Led lighting module and method for producing same - Google Patents
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- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2105/00—Planar light sources
- F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2105/00—Planar light sources
- F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
- F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the present invention relates to the technical field of light generation using light-emitting diodes (LED); LEDs denotes a number of such diodes.
- a lamp module is the light-generating lighting device or the light-generating illuminant of a lamp or lamp.
- the lighting module according to the invention is preferably intended for outdoor use and can be provided here in particular in lights for illuminating streets, paths and squares according to DIN EN 13201.
- the LED lamp module according to the invention can be attached as a light source to a corresponding predetermined street lamp.
- the present invention specifies a method for producing such an LED lamp module.
- the plastic housing has two main parts, namely an upper housing part and a cover plate.
- the upper housing part consists of a flat plate, on the periphery of which a peripheral side wall is integrally attached.
- a peripheral side wall may or may not also be formed on the perimeter of the cover plate, which is flush with the side wall on the housing part.
- These two plastic parts can be bonded together using standard means of joining plastic parts, such as hot staking, vibration welding, ultrasonic welding, gluing, and the like, to create a weatherproof module housing.
- the plastic housing can be made of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), glass or a combination of these materials.
- a circuit board on which an LED or several LEDs are attached.
- a secondary optical element which is also referred to as a lens, is assigned to each of these LEDs.
- Such optical lenses may be fixed to the circuit board, or a number of such optical lenses may be assembled into a matrix formed on a planar optical board.
- Such an optical panel may be made of polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC) and/or the like and may be attached to the module body, possibly with the aid of gasket material to create a seal around the optical panel.
- the LED light module described here is provided with a mechanically stable metal frame with which the two-piece plastic housing is attached to a mast, post or the like.
- the LEDs are arranged on the circuit board in several parallel rows spaced apart from one another, and the light guide elements are elongated bead-like thickenings on the outside of the cover plate, with each LED row being assigned such a thickening arranged in alignment is.
- the hermetically sealed connection consists of two rubber rings, with each sealing ring inserted in a groove that is recessed in opposite surfaces in the edge area of the metal housing plate and cover plate.
- the document EP 2 776 883 B1 discloses a street lamp equipped with LEDs as a light source. Each LED is assigned a light guide element made of transparent material, which modifies the light distribution pattern of the light beams generated by an LED.
- the street lamp is arranged at a given height "H" above the road surface, and such a light distribution pattern is aimed at that a street lamp can uniformly illuminate a road surface whose length is about 4.5 times the height "H" and whose Width corresponds to about half the height "H".
- the unpublished German patent DE 10 2017 000 571 B3 relates to an LED lamp module and a method for its production.
- the object of the present invention is to provide an LED lighting module of the generic type according to the proven prior art according to the document KR 2014 0076390 A provide that has a simpler structure housing and which ensures an even better long-term tightness under the conditions of an accelerated aging treatment described above.
- a further aim of the present invention consists in specifying a simple, efficient and reliably reproducible method for producing such LED lighting modules.
- the features according to the invention in the above overall combination interact in a synergistic manner in order to provide an LED lamp module that can be manufactured simply, efficiently and reliably in a reproducible manner, and that is designed for a long and maintenance-free service life.
- the LEDs in the LED light module are operated in an environment that can be kept largely or completely free of harmful influences over a very long period of time.
- a service life of the LEDs used of more than 100,000 hours (hours) can be guaranteed.
- Service life refers to the period of time within which the LEDs can be operated without their initial light output (lumen/watt) decreasing by more than 20%. continues to remain the initial light color is largely retained.
- the LED lighting module is intended to provide light that comes as close as possible to the daylight provided by the sun. Consequently, LEDs are used that deliver white or warm-white light, typically with color temperatures between 2700 and 6500 Kelvin (K), in particular with color temperatures of 3000 or 4000 or 5000 Kelvin (K).
- the LED semiconductor chip generates narrow-band blue light ("royal blue") at a wavelength of 442 nm (nanometers), which has to be converted into broad-band yellow light by means of fluorescence in order to achieve cool-white (color temperatures of around 5000 to 6000 K) to warm-white (color temperatures of about 2000 to 3000 K) light.
- This fluorescence is provided by selected powdered, yellow to orange-colored phosphors, such as cerium-doped yttrium aluminum garnet, which are applied as a layer on the LED semiconductor chip.
- This phosphor layer is covered with a layer of a silicone material, or encapsulated with this silicone material.
- This silicone encapsulant is particularly close to the LED semiconductor die and is exposed to the heat and "high photon energy" generated by the LED semiconductor die during LED operation.
- This latter silicone material is also referred to as silicone lens material.
- these two silicone materials are not damaged by the blue light generated by the LED semiconductor chip with an emission maximum at around 442 nm.
- the atmosphere inside the housing can contain incompatible organic compounds (experts speak of VOCs , derived from volatile organic compounds) that can outgas from various sources, such as adhesives, coatings on a printed circuit board, certain soldering materials, as well as sealants and gaskets such as O-rings and the like. These VOCs diffuse into these silicone materials, lodge and become trapped in voids between the silicone polymer chains. Subsequent exposure to the "high photon energy" produced by the LED, the heat generated by the operation of the LED, and other environmental factors will discolor the VOCs trapped or "trapped" in the silicone encapsulant and silicone lens material. This discoloration of the trapped VOCs can damage the light emitted by the LED. This discoloration occurs in particular with LEDs producing blue light; however, this blue light is required to provide white light that corresponds to daylight. Such damage to the light emitted by the LEDs can lead to complete failure of the LED lamp module.
- incompatible organic compounds experts speak of VOCs , derived from volatile organic compounds
- LEDs that produce white light are typically operated in a water and water vapor-free inert gas atmosphere, such as argon.
- a water and water vapor-free inert gas atmosphere such as argon.
- UV components of sunlight can also have harmful effects on LEDs that produce white light, which can affect precisely these VOCs.
- the transparent cover plate is not directly exposed to sunlight, but faces the ground.
- scattered and/or reflected sunlight can enter the interior of the module housing through the transparent cover plate and cause long-term damage to the silicone encapsulant material, the silicone lens material, and/or the VOCs trapped within these silicone materials.
- An important aspect of the present invention is therefore to prevent harmful UV components of sunlight from penetrating into the interior of the module housing, which is why the cover plate, including the secondary optics elements molded onto it in one piece, consists of a largely UV-opaque or a completely UV-opaque, transparent plastic is made.
- a largely UV-impermeable or UV-opaque PMMA material or a UV-stabilized PC material is provided here.
- materials are selected that not only provide the necessary UV protection, but also for the LED light generated - depending on the layer thickness to be penetrated - also ensure a high transmission of up to 92% and also have the necessary weather resistance to be able to use an LED light module with such a cover plate outdoors for many years.
- the LED lamp module according to the invention has a module housing consisting of two components; one component is a plate-shaped housing part made of metallic material, which is referred to below only briefly as the metal housing plate.
- This metal housing plate can consist of a light metal or a zamak alloy. It is known that metals that have a density of less than 5.0 g/cm 3 are referred to as light metals.
- light metals suitable for housing materials that form a permanently protective and weatherproof surface layer in the ambient air come into consideration, here in particular light metals based on aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti) and beryllium (Be) .
- Metal injection molding can be used to obtain castings from these housing materials, on which even small details with dimensions of 0.1 mm can be realized faithfully and repeatably.
- the castings are relatively light weight, corrosion and weather resistant, and have good thermal conductivity.
- suitable housing parts can also be obtained by deep-drawing pre-products.
- the aluminum alloy "6061-T6 aluminum” is particularly preferably used as the light-metal housing material, which contains 0.8 to 1.2% Mg and 0.4 to 0.8% Si as the main alloying elements.
- Mechanically stable and durable castings can be produced with very fine details, even on the order of 0.1 mm; the cast parts have a comparatively high thermal conductivity of up to about 170 W/(m K) for Al cast parts.
- the second component of the module housing according to the invention is a transparent cover plate onto which a number of light-guiding elements consisting of the cover plate material are integrally formed and integrated.
- UV-opaque or UV-opaque PMMA material is largely used as the cover plate material; PMMA stands for polymethyl methacrylate.
- UV-opaque means that more than 99% of incident UV radiation with a wavelength of 400 nm or less is absorbed and blocked.
- UV-stabilised PC material can be considered as an alternative cover plate material; PC stands for polycarbonate.
- UV stabilized here means that the PC material is provided with a UV stabilizer throughout the mass, which blocks incident UV radiation.
- the cover plate including the light guide elements, forms a body with a complex three-dimensional contour and must be produced from meltable starting material using an injection molding process; typically powdered or pelleted starting materials are used.
- meltable starting material typically powdered or pelleted starting materials are used.
- Substantially UV-opaque or UV-opaque, pellet-shaped PMMA material as well as UV-stabilized pellet-shaped PC material is commercially available.
- the cover plate has been injection molded from a granular PMMA material sold by CHI MEI CORPORATION, San Chia, Jen Te District, Tainan City, TAIWAN under the trade name PMMA ACRYREX® (ACRYREX is a registered trademark).
- This PMMA material has a density of 1.19 g/cm 3 , a tensile strength of 67 MPa, a Vicat softening point of 107°C and a refractive index of about 1.49.
- the material is available in the form of granules with an average particle size of 3 mm.
- the granules are heated to a temperature of around 220 °C, forming a medium-viscosity melt.
- This melt is processed under a pressure of about 700 bar to form a plate-shaped injection molded body. After cooling, this body is finely machined to obtain a light guide cover plate having rounded corner portions and bevelled edges.
- light guide elements are integrally formed and integrated on the transparent cover plate.
- An LED would typically emit first LED light rays uniformly in all spatial directions radiate hemispherical space.
- the light guide elements preferably provided here provide transparent material with a high refractive index on the path of these first LED light beams, which modifies the light distribution pattern of these first light beams in such a way that finally a rectangular road surface can be uniformly illuminated that has a comparatively large length and a comparatively small has width; typically this length is eight to ten times the width.
- a number of identical light-guiding elements are formed in one piece on the inside of the cover plate adjacent to the circuit board, all of which are arranged in the same arrangement or orientation. All light guide elements produce the same light distribution pattern. It is sufficient to describe a single light guide element.
- a light guide element that is particularly preferred according to the invention forms an additional flat, approximately cuboid layered body on the inside of the cover plate, which is about 25 mm long, about 20 mm wide, about 3 to about 4 mm thick and has a layered body surface; a first cavity and two second cavities being formed in this laminated body, all of which are open to the laminated body surface.
- "About” is intended to mean a range of the given value ranging from 10% smaller to 10% larger; a width of about 20 mm thus includes widths of 18.0 to 22.0 mm
- the first cavity is arranged in the center of the light-guiding element, forms the focus of the light-guiding element and is used to hold an LED; the surface of the layered body is then in contact with the circuit board.
- the larger second cavity has a contour which is strongly convexly curved with respect to the focus and is inclined with respect to the plane of the cover plate, the apex of which is directed towards the focus.
- the smaller, second cavity has a contour that is moderately convexly curved with respect to the focus and is inclined relative to the plane of the cover plate, the apex of which is on the focus is on. On the surface of these contours, there is a total reflection of LED light beams that hit these surfaces from the inside of the layered body.
- the layered body has two longer, parallel, planar sides, the direction or extension of which defines a long-side direction and a short-side direction of the light-guiding element that is orthogonal thereto.
- each layered body on the outside of the cover plate is integrally formed a coextensive, moderately convex curved bulge made of the cover plate material and having an apex line oriented parallel to the short-side direction of the light guide member.
- the LED light beams that have passed the cover plate are deflected in the direction of the longitudinal center of the road surface to be illuminated.
- a light guide with all of these features modifies the LED light distribution pattern optimally for street lighting purposes and can be used for all LEDs intended for street lighting purposes on the market.
- an LED lighting module according to the invention which is fitted with a number of LEDs, with the LED light of each LED being modified with a light-guiding element of the type described above, at least the roadway luminance can be obtained for dry and wet road surfaces which according to DIN EN 13201 -2 is required for Me lighting classes Me5 and Me6.
- an alternative cover plate with alternative light-guiding elements can be used.
- the essential difference is that the convex contours of the light-guiding element described above are replaced in the alternative light-guiding element by truncated cone lateral surfaces and conical lateral surfaces.
- the asymmetrical luminance distribution desired for street lighting can be increased even further.
- a flat lens design can be implemented in which the LED light otherwise trapped in the module housing is redirected in other usable directions in the light guide element, which means that the light output can be increased by up to 7% compared to conventional lights of this type.
- the LED lamp module according to the invention has a closed, hermetically sealed module housing in which a number of LEDs can generate LED light. Each glowing LED converts about 2/3 of the supplied electrical energy into heat. Excessive heating of the LEDs and the module housing must be avoided in order not to impair the useful life of the LEDs.
- the LED lamp module according to the invention is to be attached to the rear part of the street lamp via the back of its metal housing plate.
- a number of flanges arranged in pairs are integrally formed on the rear side of the metal housing plate, each flange forming a pair of flanges.
- each pair of flanges enters a complementary groove cut out there, which has such dimensions that a pressure is generated between the groove flanks and the outer flanks of the pair of flanges entering. This pressure ensures a particularly good, unhindered heat transfer between the metal housing plate on the LED light module and the relatively large rear part of the street light.
- the first adhesive is sold, among others, by Adchem GmbH, 90530 Wendelstein, DE under the trade name ACRALOCK® ( ACRALOCK® is a registered trademark); according to the invention, the product "ACRALOCK SA 10-05 LV” is used here in particular. It is a primerless metal and plastic adhesive that is excellent for bonding Al and plastics such as PMMA and PC. Peroxide-induced radical polycondensation delivers a fully reacted, cured product that emits no volatile organic compounds (VOCs).
- the hardened adhesive is impact-resistant, UV-stable and shows very high weather resistance.
- the second adhesive is marketed inter alia by Permabond Engineering Adhesives Ltd., Hampshire, UK under the trade name Permabond® ( Permabond® is a registered trademark); according to the invention, the products "Permabond TA4202" (with lower viscosity and a maximum gap filling capacity of up to 0.5 mm) or “Permabond TA4200” (with higher viscosity and a maximum gap filling capacity of up to 4 mm) are used here in particular.
- the third adhesive is one of the LOCTITE® products sold by Henkel AG & Co. KGaA, 40191 Düsseldorf, DE (LOCTITE® is a registered trademark); According to the invention, the products “LOCTITE HY 4080” and “LOCTITE HY 4090” (with a particularly high final strength on PC) are used here in particular.
- the adhesives show good gap filling properties and are also suitable for applications that are exposed to high temperatures and/or high humidity.
- the product ACRALOCK SA 10-05 LV is particularly preferably used as the adhesive because the peroxide-induced free-radical polycondensation yields a fully reacted, cured product that releases no volatile organic constituents or components (VOCs).
- the lighting module housing provided according to the invention should have a particularly high level of long-term tightness.
- a specific adhesive joint designed according to the invention is also provided for this purpose in the peripheral area of the light metal housing plate and cover plate.
- This adhesive line preferably extends uninterruptedly from a first adhesive line in the outer groove, which is parallel to the plane of the cover plate, to a second adhesive line in the inner groove, which is parallel to the plane of the cover plate.
- a comparatively long, uninterrupted line of adhesive is formed between the first adhesive line level and the second adhesive line level, which offers an insurmountable resistance to the escape of argon from the interior of the housing and/or the entry of air and moisture from the external environment into the interior of the housing; a particularly high long-term tightness of the module housing is obtained.
- Medium power LEDs well suited for the purposes of the present invention are sold, for example, by Samsungs Electronics Co., Ltd., Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-711 KOREA under the trade designation LM101A; such medium-power LEDs from the LM101A series are available with color temperatures of 6500 to 2700 Kelvin, for example.
- the circuit board is made of a material with good thermal conductivity, such as the aluminum alloy "6061-T6 aluminum” that is preferably used, and this circuit board is in good thermal contact with the metal housing plate, which in turn is in good heat conduction with the light metal back of a lamp of sufficient size , good dissipation of the process heat generated during operation of the LEDs can be achieved with such circuit board dimensions, so that without complex heat management and/or without additional cooling measures, heating of the LEDs to temperatures above 80 °C is reliably avoided even if they are operated for hours.
- a material with good thermal conductivity such as the aluminum alloy "6061-T6 aluminum” that is preferably used
- a long service life of the LEDs of 100,000 operating hours and more can be achieved; operating the LEDs with limited power consumption of less than or equal to about 3 watts (W) of the LEDs increases their efficiency, improves efficiency and extends the usable service life of the LEDs.
- W watts
- a board is placed inside the housing interior on the base plate of the metal housing plate; and a graphite foil is inserted between the base plate and the circuit board.
- An LED mounted on the circuit board forms a point source of heat that can typically reach an operating temperature of around 85 °C.
- a heat propagation cone emanates from this heat source.
- the graphite foil inserted between the circuit board and the base plate spreads and expands this heat propagation cone and thus improves the heat dissipation from the light-emitting LED via the metal housing plate to a solid light metal back of a street lamp.
- a circumferential and uninterrupted three-groove sealing zone is formed on the cover plate--adjacent to and spaced from the side wall on the inside thereof--which has an outer groove, a central groove and an inner groove.
- a liquid or plastic adhesive is introduced into the central groove of the three-groove sealing zone, namely a room temperature-curing 2-component acrylate adhesive based on acrylic acid ester, with which a hermetically sealed adhesive bond between metal and Housing plate and cover plate is generated.
- a methyl methacrylate-based 2-component acrylate adhesive which is cured by peroxide-induced radical polycondensation, is particularly preferably used as the 2-component acrylate adhesive.
- the faceplate coated with this adhesive is brought into abutment with the metal case plate until a faceplate sidewall face abuts a socket on the metal case plate.
- this engagement can be assisted by applying mechanical compressive force to the cover plate while holding the metal housing plate in place; a compressive force of up to 100 N can preferably be exerted.
- an uninterrupted gap is formed between the three-flange sealing contour and the three-groove sealing zone, which gap is filled with an uninterrupted strand of adhesive.
- an amount of adhesive is introduced so that an adhesive strand is formed which extends uninterruptedly from a first adhesive strand level in the outer groove, parallel to the plane of the panel, to a second adhesive strand level in the inner groove, parallel to the plane of the panel - in each case at the three-groove sealing zone .
- the module case can be heated to a moderately high temperature of about 50 to 80°C, and the depressurization can be performed for a while.
- an LED lighting module can be provided with such a module housing, which has a long-term tightness that ensures that, after an accelerated aging treatment lasting 46 weeks, during which the module housing is always at about 50 °C and one hour per day (hour) under ambient air pressure and for 23 hours under an air pressure reduced by 100 mbar (millibar) compared to the ambient air pressure, the atmosphere in the housing interior of the module housing still consists of at least 58% by volume of argon from the originally introduced 100% -igen Ar filling exists.
- the LEDs that generate white light in an LED lamp module according to the invention can also be operated under a protective atmosphere over a long service life of at least 20 years.
- Fig.1 shows a street lamp 1, which can be attached to a vertically aligned mast 2 at different angles.
- the street lamp 1 has a back part 3 on which a service part 4 and an inventive LED lamp module 5 can be attached in a detachable manner;
- the service part 4 contains transformers, rectifiers, driver circuits and other elements of the LED power supply, as well as signal receiving, control and regulation electronics and is provided with an adjustable bracket, via which the entire street light 1 can be attached to the mast 2.
- 2 shows the LED lamp module 5 separated and removed from the back part 3 in a kind of exploded view.
- Metal housing plate 10 and cover plate 60 delimit a housing interior 9 within the module housing 8.
- 3 shows in a kind of exploded view the metal housing plate 10, the cover plate 60 separated and removed from the housing plate 10 and in between a circuit board 40 equipped with a number of LEDs 44, which is placed on a flat plate base 22 of the metal housing plate 10 and fixed there .
- 2 and 3 12 show the metal housing plate 10 and the cover plate 60 in an arrangement in which the LED lamp module 5 located on the street lamp 1 could illuminate a street surface.
- the Figure 4a and Figure 4b show the metal housing plate 10 in an inverted configuration revealing more detail; the Figure 4c shows the cover plate 60 in another view; the Figure 4c shows a schematic sectional view of a section of the cover plate, on the inside of which a light-guiding element is formed in one piece, and on the outside of which a curvature with the same area as the light-guiding element is formed.
- This metal case plate 10 is made of a light metal suitable for case materials or a zamak alloy, typically Al, an Al alloy, or an Al-Si alloy, may be painted, and has a substantially rectangular shape Shape.
- this metal housing plate 10 has a length of approximately 250 mm, a width of approximately 220 mm and a thickness of less than 20 mm.
- Two brackets 14 and 14' are formed on one narrow side, with which the metal housing plate 10 can be hinged to the service part 4 in the manner of a hinge.
- the Metal housing plate 10 has a - according to the illustration 3 bottom visible side 15 and a removed top back 16.
- flanges 17 and 17' arranged in pairs are integrally formed on the rear side 16 of the metal housing plate 10.
- the two flanges 17 and 17' of a pair of flanges are separated from one another by a gap 19 and are spaced apart from one another.
- the two flanges 17 and 17' of a pair of flanges have dimensions and mechanical strengths such that they can be deformed slightly towards one another when considerable forces are applied.
- the two outer flanks 18 and 18' of a pair of flanges are positioned at a slight angle relative to a vertical on the plane of the housing plate and are inclined toward one another.
- Each pair of flanges is assigned a groove in the bottom of the back part 3 of the street lamp 1, which has such dimensions that when a pair of flanges is inserted with considerable force into the assigned groove, the outer flanks 18 and 18' sliding on the flanks of the groove are slightly deformed towards one another.
- the outer flanks 18 and 18 ′ of a pair of flanges should rest under pressure on the flanks of the grooves in the back part 3 , which promotes heat transfer from the metal housing part 10 to the back part 3 of the street lamp 1 .
- each corner area of the metal housing plate 10 a hole 13 is cut out, through which a screw can be passed, with which the LED lamp module 5 can be attached via its metal housing plate 10 to the back part 3 of the street lamp 1 under considerable contact pressure; the surfaces that come into contact with each other should be blank and bare to enable good, unhindered heat transfer.
- the metal housing plate 10 has a flat recess 20 which is open towards the visible side 15 and is delimited by a flat plate base 22 and a peripheral plate edge section 25 which has a plate edge inner circumference 26 .
- the recess 20 has a rectangular shape with straight sides and rounded corners; in the case of the one considered here LED light module for a "small street light" this recess 20 has a length of about 170 mm, a width of about 145 mm and a depth, which is the distance from the plate bottom 22 to the flat surface of the plate edge section 25, of about 7 mm.
- a one-piece molded peripheral base 27 connects to the inner periphery 26 of the plate edge, which forms a step that slopes down to the plate bottom 22 .
- On this base 27 sits - adjacent to and spaced from the plate edge inner circumference 26 - an integrally formed on the base 27 upright, circumferential and uninterrupted three-flange sealing contour 30, which - significantly enlarged - with Figure 5b shown and explained in detail below.
- a printed circuit board 40 is prepared, on which a number of LEDs 44 are attached.
- This circuit board 40 can consist of a 1.5 mm thick Al plate on which there is an insulating coating on which the conductor tracks of an electrical circuit are applied; in the case of an LED lamp module according to the invention for a “small street lamp”, this Al plate can have dimensions of 130 mm ⁇ 120 mm, for example.
- the LEDs are arranged in multiple rows aligned parallel to the longer side of the board.
- Medium-power LEDs are preferably used, each of which is operated with a power consumption of less than or equal to 3 watts (W).
- a distance of at least 20 mm and preferably an even larger distance is provided between two adjacent LEDs in both orthogonal surface directions.
- Each LED 44 can be arranged in the focus of a cuboid light-guiding element which, within the scope of the present invention, preferably has dimensions of approximately 20 mm ⁇ approximately 25 mm and which rests on circuit board 40 .
- An effective dissipation of the operating heat of a luminous medium-power LED operated under the above conditions can be achieved without complex temperature management if each individual LED maintains a distance of more than 20 mm from each adjacent LED, and the circuit board 40 has such dimensions that each individual LED at least a circuit board area of 5 to 9 cm 2 is available.
- connection pieces 45 The conductor tracks leading to the LEDs 44 are connected to connection pieces 45 . Furthermore, thermal sensors 47 are mounted on the circuit board 40 and are connected to contact pieces 48 .
- the circuit board 40 prepared in this way is placed on the panel base 22 of the metal housing panel 10 within the three-flange sealing contour 30 .
- a graphite foil 23 can be inserted between circuit board 40 and panel base 22 in order to improve the heat transfer between circuit board 40 and metal housing panel 10 .
- the circuit board 40 With the aid of a number of screws 42 which can be screwed into blind holes cut out in the metal housing plate 10 , the circuit board 40 is pressed tightly and firmly against the flat plate base 22 .
- a pair of cables 46 is connected to the two connecting pieces 45, via which the LEDs on the circuit board 40 are supplied with current and voltage.
- the signals of the thermal sensor 47 are fed to the contact piece 48 via conductor tracks of the electrical circuit, to which in turn a conductor bundle 49 is connected.
- a typical conical seal compression fitting has a male threaded tube which threads into female threads in the panel base 22 of the metal shell plate 10 and is then secured with a nut threaded onto the male threads; such a mother 50 is in Figure 4a shown on the back 16 of the metal housing plate 10.
- a first round post 52 and a second round post 55 are integrally formed on plate base 22, with each corresponding counterpart 53 and 56 being assigned to rear side 16 of metal housing plate 10.
- a threaded bore 54 and 57 is formed through each post 52 and 55, as well as through the respective counterpart 53 and 56 and through the plate section located therebetween.
- Argon can be introduced into the housing interior 9 through one bore 54, and the gas located in the housing interior 9 can simultaneously escape through the other bore 57, while argon (Ar) is being introduced.
- the composition of the effluent gas can be detected and the Ar introduction can be stopped when the effluent gas consists only of Ar.
- each bore 54 or 57 is sealed in a pressure-tight manner by screwing a screw 58 or 59 into the threaded bore 54 or 57.
- this cover plate 60 consists of a transparent plastic, namely a largely UV-opaque or UV-opaque PMMA material or a UV-stabilized PC material.
- the cover plate 60 has a rectangular shape with longer sides 61 and 61', with shorter sides 62 and 62' and with rounded corner areas.
- the orientation or extension of the longer sides 61, 61' defines a cover plate longitudinal direction parallel thereto; the orientation or extent of the shorter sides 62, 62' defines a cover plate transverse direction parallel thereto.
- the longer sides of the circuit board 40 are aligned parallel to the longitudinal direction of the cover plates.
- the cover plate 60 has an inside 63 adjacent to the metal housing plate 10 and an outside 64 spaced therefrom.
- a peripheral, uninterrupted side wall 65 is integrally formed on the edge or outer circumference of the cover plate 60 and protrudes from the cover plate 60 perpendicularly with respect to the plane of the cover plate.
- This side wall 65 has a flat side wall face 66.
- Figure 5b shows a section of the metal housing plate 10 with plate edge section 25, plate edge inner circumference 26 and base 27, which falls in steps towards the plate bottom 22.
- a section of the graphite foil 23 and the circuit board 40 can be seen on the panel base 22 .
- the base 27 is integrally formed and extends vertically upwards from the outer flange 32 at a distance from the inner circumference of the plate 26, the central flange 34, which tapers to a point here, at a distance from the outer flange 32 and the inner flange 36 at a distance from the central flange 34.
- Outer flange 32 and inner flange 36 have a matching rectangular cross-section.
- Figure 5a shows a sectional view of an edge section of the cover plate 60 with side wall 65 and a first peripheral flange 68 spaced therefrom, both of which jointly delimit an outer groove 72. Furthermore, a central groove 74 is delimited by this first flange 68 and a second peripheral flange 69 spaced therefrom. Finally, this sealing zone 70 includes an inner groove 76, which is delimited by the second flange 69 and raised surfaces on the inside 62 of the cover plate 60.
- the outer groove 72 has dimensions such that the outer flange 32 of the three-flange sealing contour 30 fits with play of the metal housing plate 10 can be inserted into this outer groove 72 .
- the central groove 74 has such a shape and dimensions that the central flange 34 of the three-flange sealing contour 30 on the metal housing plate 10 can be inserted into this central groove 74 with play.
- the surfaces on the center flange 34 and center groove 74 that are inclined with respect to the plane of the cover plate 60 produce an attempt to adjust the cover plate 60 relative to the metal housing plate 10 a shear stress on the sealant introduced between these surfaces;
- the sealing means used here offer a particularly high resistance to such a shearing stress, which prevents the cover plate 60 from being displaced relative to the metal housing plate 10 .
- the dimensions of the inner groove 76 are such that the inner flange 36 of the three-flange sealing contour 30 on the metal housing plate 10 can be inserted into this inner groove 76 with play.
- Figure 5c shows a sectional view on a much larger scale in Figures 5b and 5a indicated and fitted into each other components from three-flange sealing contour 30 and three-groove sealing zone 70.
- the side wall 65 on the cover plate 60 has a slightly greater length than central flange 74 and inner flange 76; the abutment of sidewall face 66 against base 27 limits the insertion of three flange sealing contour 30 into complementary three flange sealing zone 70 such that a small gap remains between opposing faces; typically the remaining gap may have a gap width of about 0.2 to about 0.5 mm.
- the initially freshly prepared hardening 2-component acrylate adhesive introduced into the central groove 74 in liquid or plastic form has a gap-filling capacity that depends on its viscosity, migrates in the remaining gap and forms a coherent, hardened adhesive bead 77 between an adhesive bead level 78 in the outer groove 72 and a further adhesive bead level 79 in the inner groove 76.
- the amount of adhesive introduced is chosen so that both in the outer groove 72 and in the inner groove 76 a level adhesive bead level 78 or 79 parallel to the plane of the board of the entire adhesive bead 77 is formed. Such levels of adhesive strands 78 or 79 parallel to the plane of the board cannot be seen from the outside, so that visible dirt caused by the adhesive introduced is avoided.
- the migration of the freshly prepared, liquid or plastic adhesive in the entire gap can be promoted by the metal housing plate 10 being held in place during the gluing process and mechanical pressure being exerted on the cover plate 60 at the same time, for example a compressive force of up to 100 Newtons ( N) to bring the side wall face 66 on the cover plate 60 into abutment with the base 27 of the metal housing plate 10.
- a compressive force of up to 100 Newtons ( N) to bring the side wall face 66 on the cover plate 60 into abutment with the base 27 of the metal housing plate 10.
- an uninterrupted, hardened adhesive strand 77 can be formed in the remaining gap between the three-flange sealing contour 30 and the three-groove sealing zone 70 an adhesive line level 78 parallel to the plane of the board in the outer groove 72 to an adhesive line level 79 in the inner groove 76 parallel to the board plane.
- Such a long adhesive strand 77 provides an insurmountable resistance to the escape of argon from the housing interior 9 and the entry of air and moisture from the external environment into the housing interior 9, so that an extraordinarily high long-term tightness of the module housing 8 is obtained.
- cover plate 60 incorporates and integrally molds secondary optics elements therein.
- Each secondary optics element has a light guide element 80 integrally formed on the inner side 63 of the cover plate 60, to which an integrally formed, coextensive curvature 112 is assigned on the outer side 64 of the cover plate 60;
- Each individual LED 44 on circuit board 40 is assigned its own light guide element 80, which is used to modify the light distribution pattern of the LED light emitted by the LED.
- Each light-guiding element 80 forms an additional flat, approximately cuboid layered body 81, which is about 25 mm long, about 20 mm wide and about 3 mm to about 4 mm thick, and which rests in one piece on the cover plate material.
- "About" is intended here and elsewhere to mean a range of the specified value ranging from 10% smaller to 10% larger; a width of about 20 mm thus includes widths of 18.0 to 22.0 mm.
- Figure 6a is a plan view of a single light guide element 80 on a scale of 1: 4 is shown enlarged.
- the approximately cuboid laminated body 81 considered here has two longer, parallel, flat sides 82 and 82' and two shorter sides 83 and 83'.
- the direction of the longer sides 82 and 82' defines a long-side direction and a short-side direction of the light guide member 80 orthogonal thereto.
- Each stacked body 81 is attached and oriented to the cover plate 60 so that its long-side direction is parallel to the cover plate width direction.
- the layered body 81 has a flat surface 84 which is aligned parallel and at a distance from the plane of the cover plate and which rests on the printed circuit board 40 on the fully assembled module housing 8 .
- Quarter-circle-shaped recesses 85 are formed on the layered body 81 in the area of the four corners; in the case of adjacent and adjacent light guide elements 80 (cf. Figure 6d ) Each four recesses 85 together form a round bore 85', through which a screw can be passed, with which the cover plate 60 can be fixed to the metal housing plate 10.
- a reentrant triangular recess 86 or 88 which is delimited by straight surfaces 86' and 86" or 88' and 88"; these recesses 86 and 88 have no optical function and only serve to save material.
- a first cavity 90 and two second cavities 100 and 106 are formed in the laminated body 81 made of transparent material having a refractive index significantly greater than one; each cavity 90, 100 and 106 is open to the composite surface 84 towards.
- the first cavity 90 arranged centrally in the layered body 81 has a bell-shaped inner contour 91 with a spherically and concavely curved bottom contour 92 that rises in relation to the plane of the cover plate, opposite a flat base 93, forms the focus 95 of the light-guiding element 80 and serves to accommodate an LED 44.
- the larger second Cavity 100 is delimited in addition to a flat base surface 101 by a contour 103 which is strongly convexly curved with respect to the focus 95 and is inclined with respect to the plane of the cover plate, the apex 104 of which is directed towards the focus 95 .
- the smaller second cavity 106 is bounded by a flat base surface 107 and a contour 108 that is moderately convexly curved with respect to the focus 95 and is inclined with respect to the plane of the cover plate.
- FIG. 6b is a schematic section along the line AA through the with Figure 6a illustrated light guide element 80 shown.
- a single light guide element 80 is arranged in an isolated manner on the inside 62 of the cover plate 60 .
- All surfaces on the laminated body 81 that are not aligned parallel to the long-side direction, i.e. the surfaces 86', 86", 88', 88", 93, 103 and 108 are also aligned with an increasing inclination in relation to the plane of the cover plate, so that on these surfaces the incident LED light is deflected and reflected in a direction that is perpendicular or substantially perpendicular to the plane of the cover plate. The LED light directed in this way will then emerge from the module housing 8 on the outside 64 of the cover plate and can be used for lighting purposes.
- This light guide element 80 is assigned a curvature 112 of the same area and integrally formed on the outside 64 of the cover plate.
- This bulge 112 is delimited in the transverse direction of the cover plate by a moderately concave contour 113 and extends in the longitudinal direction of the cover plate with the same contour.
- This contour 113 has an apex 114 which, in the example considered here, is at a distance of 3.5 mm from the otherwise flat cover plate surface.
- the LED light beams that have passed the cover plate 60 are deflected in the direction of the longitudinal center of the road surface to be illuminated.
- At least one secondary optical element of the type described above is assigned to each individual LED 44 located on the circuit board 40 .
- Several secondary optics elements of this type can be formed on the cover plate 60 in isolation and spaced apart from one another.
- an arrangement can also be selected in which adjacent light-guiding elements 80 touch one another; With Figure 6c such an arrangement of four light guide elements is shown.
- a row-like arrangement of a plurality of secondary optics elements touching one another has a common curvature 112 on the outside 64 of the cover plate, which extends uninterruptedly in the longitudinal direction of the cover plate.
- a cover plate 60 can be manufactured comparatively inexpensively by injection molding and can then be used in different module housings that have a different arrangement of the LEDs the circuit board.
- the oblique view Figure 6d shows the inside 63 of a cover plate 60, on which a whole number, for example 30, adjacent light-guiding elements 80 are integrally formed; in this illustration, only three light-guiding elements 80 are delimited with dashed lines and marked as such in isolation; each light guide element 80 corresponds to the representation Figure 6a .
- the total number of light guide elements 80 is arranged in six rows and five rows; these rows are aligned parallel to the longer sides 61, 61' of the cover plate 60 (cover plate longitudinal direction).
- the 7 shows a lighting module 5 according to the invention using an oblique view.
- Five parallel, uninterrupted, adjacent and touching curvatures 112 can be seen on the outside 64 of the cover plate; each bulge 112 extends equal in area to a series of light guide elements 80, which - like Figure 6d shows - on the inside 63 of the cover plate 60 are formed.
- an alternative cover panel 160 having a cover panel longitudinal direction 161 and a cover panel transverse direction 162 orthogonal thereto; in the peripheral area of this cover plate 160 the above-described uninterrupted circumferential three-groove sealing zone 70 is formed.
- the alternative cover plate 160 corresponds to the cover plate 60 described above.
- the cover plate 160 has a total of seven rows that extend in the cover plate transverse direction 162 and five rows that extend in the cover plate longitudinal direction 161 35 alternative light guide elements 180 are formed.
- This cover plate 160 is intended for a medium-sized street lamp, which is equipped with a rectangular circuit board with dimensions of 17 ⁇ 19 cm on which 35 LEDs are seated, each LED being at least 1.5 cm apart from the next adjacent LED.
- a single light guide element 180 is marked in the upper left corner of the cover plate 160 with dashed lines.
- Each light guide element 180 has a light guide element body 181 which forms an integral part of the cover plate 160 .
- all seven light guide elements 180 form a homogeneous body without parting line(s); a production-related separation or limitation can be seen between each two adjacent rows of light-conducting elements.
- the entire alternative cover plate 160 is typically injection molded from high quality PMMA.
- Figure 16b is a plan view of a single insulated light guide element 180 on a scale of 1: 4 shown enlarged, with an arrow B each pointing at a transverse side face 183 of the light guide element 180 and another arrow C pointing at the longitudinal side face 184 of the light guide element 180; each a plan view of these side surfaces 183 and 184 - in the above scale 1: 4 - is with the Figures 16d and 16e shown. Because the light guide member 180 is made of a transparent material, these top views also show structures and boundaries of the light guide member 180 trained cavities to recognize. the Figure 16c shows this in a section along the section line A - A' in Figure 16b available section. With reference to 16f light distributions are explained that can be achieved with an LED lighting module that is equipped with an alternative cover plate 160 .
- the individual insulated light guide element 180 forms a flat body 181 with a flat rectangular base surface 182, which has a side length of about 20 mm in the long side direction and a side length of about 25 mm in the short side direction.
- “approximately” is intended to denote a range of the specified value ranging from 10% smaller to 10% larger; a side length of about 20 mm thus includes side lengths of 18.0 to 22.0 mm.
- the side surfaces 183 and 184 have a height of about 8 mm. How in particular Figure 16d shows, above this level the light guide element 180 has a slightly contoured top surface 185; in cross-section this contour follows a flat double wave with a central valley 186 extending longitudinally.
- each individual light guide element 180 consists here of high-quality, transparent polymethyl methacrylate (PMMA) with a refractive index of 1.49.
- Three cavities are formed in each light-guiding element body 181, namely a first cavity 190 and two second cavities 194 and 200, all of which are open to the base area 182.
- the first cavity 190 arranged centrally in the light-guiding element body 181 forms the focus of the light-guiding element 180 and serves to accommodate an LED 44 which dips into this cavity 190 .
- An arrangement is realized on the finished LED lamp module 5 in which the base area 182 rests on the circuit board 40 and the light-generating LED semiconductor chip is located within the light-guiding element body 181 in its first cavity 190 .
- the light-guiding element 180 which is also referred to as a lens in the professional world relevant here, has only a small height of approximately 9 to 10 mm, which is why the so-called “flat lens design” (flat-lens design) is implemented according to the invention.
- the horizontal LED light emerging parallel or nearly parallel and close to the base 182 accounts for about 10% of the total LED light and would be absorbed by the lamp module housing.
- Special cavities are provided, at the boundary surfaces of which a total reflection of the horizontal LED light can take place, so that this light component is forced from the horizontal direction back into the functional direction.
- the second cavities 194 and 200 form such returning cavities.
- a second cavity Adjacent the small pitch area 192 is formed within the light guide body 181, a second cavity, referred to herein as the large retrograde cavity 194; further, adjacent to the large pitch circular area 191 within the light guide body 181, another second cavity is formed, referred to herein as the small receding cavity 200.
- FIG. 1 Adjacent the small pitch area 192 is formed within the light guide body 181, a second cavity, referred to herein as the large retrograde cavity 194; further, adjacent to the large pitch circular area 191 within the light guide body 181, another second cavity is formed, referred to herein as the small receding cavity 200.
- the distance between the partial circular surface 201 on a light-guiding element 180 and the adjacent partial circular surface 195 on the adjacent light-guiding element 180 is approximately 3 mm.
- Each light-conducting element 180 and the cavities 190, 194 and 200 formed therein are formed symmetrically to a longitudinal center plane which is aligned with the cutting line AA' and parallel to the longitudinal side direction.
- each cone apex 197 and 202 is located on the base 182
- the adjoining proportionate cone surface 196 or 201 rises obliquely in the longitudinal direction until it has reached the pitch circle circumference on the respective pitch circle 195 or 201.
- a total reflection of LED light can take place on these rising cone surfaces 196 and 202, which light strikes these cone surfaces on its way through the light-guiding material.
- the LED light hits the surface of the cone at an angle of incidence, which here forms an interface between air and PMMA or PC.
- PMMA has a refractive index of 1.49 and PC has a refractive index of 1.585.
- material-specific critical angle which is 42.17° for PMMA and for PC is 39.13°. If the angle of incidence at which the LED light hits the cone surface is greater than this critical angle, then total reflection of the incident LED light takes place on the cone surface. The LED light reflected in this way will finally emerge from the light-guiding element 180 at the light-guiding element cover surface 185 .
- LED light that is parallel or largely parallel to the plane of the board which is also referred to as “horizontal LED scattered light”
- can be directed back and forced in a direction in which it emerges from the LED lighting module 5 and is used for lighting purposes can.
- the proportion of horizontal LED light accounts for up to 10% of the total LED light.
- the redirecting cavities 194 and 200 provided according to the invention within the alternative light guide element 180 up to 70% of this horizontal LED scattered light can be redirected, thus saved and additionally used for street lighting.
- the light yield of an LED lighting module according to the invention can thus be increased by up to 7%.
- An alternative LED lamp module 5' can be provided with an alternative cover plate 160, which has a lamp module longitudinal direction and a lamp module transverse direction orthogonal thereto, and on which a total of 35 alternative light guide elements 180 described above are formed in seven rows and five rows; and all flat partial circular surfaces 191, 192, 195 and 201 of these light guide elements 180 are aligned parallel to the transverse direction of the lamp module.
- the LED light is intended to emerge from each light-guiding element 180 mainly in the lateral direction in order to achieve an asymmetrical distribution of the illuminance on the illuminated surface.
- a street lighting lamp equipped with such an alternative LED lamp module 5' is typically arranged in such a way that the longitudinal direction of the light guide element, the longitudinal direction of the cover plate and thus also the longitudinal direction of the lamp module are aligned perpendicular to the direction of travel of the road to be illuminated.
- the following results were obtained with the alternative LED lighting module 5' described here:
- the light guide element 180 consists of PMMA, with a refractive index of 1.49; the surfaces of cavities 190, 194 and 200 are finely machined and have high smoothness (rough surfaces would scatter light in different directions).
- a total reflection of LED light can take place on the conical surfaces 196 and 202 delimiting the redirecting cavities 194 and 200, which light hits this conical surface on its way through the light-guiding element material if its angle of incidence is greater than the critical angle of 42.17°.
- an LED lamp module which contains 24 LEDs (light wattage 72 W), each of which is associated with an alternative light guide element 180 that delivers a luminous flux of around 8750 lm and that is attached to a street light. which in turn is attached to a whip pole at a height of 10 m above the roadway.
- This street light is intended to illuminate a typical street with a lane width of 6 m (two directions of travel), which is followed by a 2.5 m wide parking zone and a 2.4 m wide footpath.
- the illuminance is determined on a circular, flat surface at a number of measuring points, which are identified by their polar coordinates.
- the results obtained in this way are included 16f . shown; the range obtained for the C0 - C180 plane is shown with a solid line; the range obtained for the C90 - C270 plane is shown with a dashed line.
- the delimited areas are a measure of the luminance levels obtained in the respective direction. Obviously, a very different luminance distribution is obtained, which is adapted to the respective needs; the lane is on a Long area is sufficiently and evenly illuminated, so that a distance of 40 m between two whip masts, each with a street lamp, is possible.
- the illuminance values required by DIN EN 13 201 for various areas are also met: Road, selected lighting class ME4a, measured on a grid with 14 ⁇ 6 measuring points: roadway luminance Lm (cd/m2 ) U 0 U 1 TI (%) SR calculated from measured values: 0.55 0.50 0.70 13 0.85 required by the standard: > 0.40 > 0.40 > 0.60 ⁇ 15 > 0.50 Parking zone 1, length 40 m, width 2.5 m, selected lighting class CE5, measured on a grid with 14 ⁇ 3 measuring points medium luminance E av (Ix) U0 calculated from measured values: 6.08 0.56 required by the standard: > 6.00 > 0.40 Footpath 1, length 40 m, width 2.4 m, selected lighting class S5, measured on a grid with 14 ⁇ 6 measuring points: medium luminance E av (Ix) Emin (Ix) calculated from measured values: 3.77 2.60 required by the standard: > 3.00 > 0.60
- a hermetically sealed adhesive bond is created between the metal housing plate 10 and the transparent cover plate 60 using an adhesive which, both during the reaction of the two adhesive components and later in the cured state, poses the risk of releasing, outgassing or evaporating incompatible, volatile, organic Compounds, so-called VOCs, minimal is.
- VOCs volatile, organic Compounds
- the simple 1-component cyanoacrylate adhesives that are often used, such as "Superglue” are less suitable here.
- a selected 2-component acrylate adhesive that hardens at room temperature and in which this risk is minimal is used here.
- the hermetically sealed adhesive connection between cover plate 60 and metal housing plate 10 is particularly preferably produced using a 2-component acrylate adhesive based on methyl methacrylate, which is cured by peroxide-induced radical polycondensation.
- the peroxide-induced radical polycondensation provides a fully reacted, cured product that emits no volatile organic compounds or components (VOCs).
- VOCs volatile organic compounds or components
- one part by volume of peroxide component B is used for ten parts by volume of methyl methacrylate component A.
- the prepared adhesive mixture is introduced into the central groove 74 of the three-groove sealing zone 70 on the cover plate 60 with the aid of the 2-component pistol.
- the adhesive mixture adheres to the groove surfaces.
- the cover plate 60 provided with adhesive mixture is immediately placed on the metal housing plate 10 in such a way that its three-flange sealing contour 30 penetrates into the three-groove sealing zone 70 on the cover plate 60. Subsequently—with the housing plate 10 held in place—a considerable compressive force, for example up to 100 N, can be exerted on the cover plate 60 in order to achieve its final arrangement on the housing plate 10 .
- a quantity of 2-component acrylate adhesive is introduced into the central groove 74 so that the adhesive mixture introduced can form an uninterrupted adhesive bead 77, which extends from a first adhesive bead level 78 in the outer groove 72 to a second adhesive bead level 79 in the inner groove 76.
- the entire arrangement is then left to rest for at least 12 hours in order to achieve sufficient strength of the adhesive bond for further processing. Thereafter, the LED lighting module 5 obtained in this way can be subjected to further processing.
- a leak test is carried out on the LED lamp module 5 that has been completed to this point.
- a first round post 52 and a second round post 55 are integrally formed on the plate bottom 22 of the metal housing plate 10, each of which has a corresponding counterpart 53 and 56 associated with it on the rear side 16 of the housing plate 10; through each post 52 and 55, as well as through the respective counterpart 53 and 56 and through the plate section located between them, a bore 54 and 57 provided with an internal thread is guided.
- An air pressure gauge is connected to one bore 54 .
- a suction pump is connected to the other bore 57, with which the air pressure in the interior 9 of the module housing 8 is lowered to a value of 100 millibars (mbar) or less.
- the LED lamp module 5 is heated to an elevated temperature, for example to about 50 to 80° C., and the application of vacuum is continuously carried out at this elevated temperature for at least 20 minutes.
- an elevated temperature for example to about 50 to 80° C.
- the application of vacuum is continuously carried out at this elevated temperature for at least 20 minutes.
- the lamp module interior 9 is filled with argon (Ar).
- Ar is preferably used which has a purity greater than 99.99%, for example a purity of 99.996%.
- Ar can be provided from commercially available compressed gas cylinders. Suitable Ar compressed gas bottles can be obtained, for example, from KRAISS & FRIZ, 70190 Stuttgart, Germany.
- a probe downstream of a gas pressure reducing valve is connected to one bore 54 in order to introduce Ar into the interior 9 of the lamp module.
- a gas analyzer is connected to the other hole 57 and analyzes the composition of the gas emerging from the lamp module interior 9 .
- a gas analyzer marketed by Helantec GmbH, 76646 Bruchsal, Germany under the trade name GAS FILLING STATION “MINI” is well suited for this purpose. With this device, the composition of the escaping gas can be determined with an accuracy of more than 2%.
- the gas exchange is terminated and the two bores 54 and 57 are sealed pressure-tight with the aid of the screws 58 and 58', respectively.
- one screw 58 or 58' wrapped with Teflon tape can be screwed into the associated bore 54 or 57 and secured there.
- the LED lighting module filled with the desired Ar gas filling is fed to the next work step.
- the function of the electronics and the light generation caused by the LEDs as well as the desired light propagation are checked. If the tested LED lighting module meets all specified requirements, a test certificate with the item number and the time of testing is issued and attached to the tested LED lighting module.
- the space between the two panes of a double pane window assembly is often filled with argon or krypton to improve the thermal insulation of such window assemblies.
- argon or krypton escapes Argon from such window assemblies re-enters the enclosed space between the two panes three times faster or more faster than nitrogen and oxygen from the ambient air. Over time, a negative pressure builds up in this closed space, which can lead to implosion. There is therefore a need to determine the argon content in such closed double pane window assemblies without destroying the assembly and/or removing and analyzing gas from the enclosed space.
- the relative ratio of the proportions of air and argon in the gas atmosphere between the two panes can be deduced from the relative ratio of the measured absorptions of these emissions.
- the authors state that this method can determine the argon content with an accuracy of approximately 5% at moderate to high argon concentrations in air.
- each module housing I, II and III is manufactured and provided.
- a bracket is attached to the base of the metal housing plate, which holds two electrodes in such a way that when a DC voltage of between 2 and 5 kV is applied between the electrodes, an arc is ignited and can be operated.
- Voltage and current are supplied via a multi-core cable which is sealed to the housing with the aid of a standard, conically sealing compression fitting.
- the sensor of a spectrometer can be attached to the transparent cover plate of each module housing I, II and III Detects and evaluates the radiation formed in the gas atmosphere and prints out and saves a corresponding spectrum.
- a spectrometer sold by Medialas Electronics GmbH, 72336 Balingen, DE under the trade name "Spectrometer USP-1" is well suited here, and has a measuring range of 200 to 1200 nm.
- the interior of module housings I and II is filled with 100% Ar.
- the interior of the module housing III is filled with different gas compositions for calibration purposes, and comparison spectra are generated from them;
- the following gas compositions are measured in detail: 100% Ar, 90% Ar + 10% air, 80% Ar + 20% air to ... 10% Ar and 90% air and 100% air.
- the spectra thus obtained are shown for the gas compositions 100% Ar, 70% Ar+30% air, 50% Ar+50% air, 30% Ar+70% air and 100% air.
- the module housing I which is filled with 100% Ar, is kept at a constant temperature of 25 °C and below the ambient air pressure.
- the arc is ignited at least once a week and a spectrum of the current gas composition is produced and saved. This is considered a reference treatment for typical aging under ambient conditions.
- a drying oven in which a closable pressure chamber is set up.
- the module housing II filled with 100% Ar is placed in this pressure chamber and kept there for 23 hours per day at 50 °C and under an air pressure that is reduced by 100 mbar (millibar) compared to the ambient air pressure.
- the pressure chamber is opened, the module housing II is exposed to the ambient air pressure, the arc is ignited and a spectrum of the current gas composition is produced and saved. This type of treatment is classified as an accelerated aging treatment.
- the gas composition formed in module housing II has a spectrum which agrees with the spectrum obtained from the gas composition in module housing I after 23 weeks of typical aging under ambient conditions. From this it is concluded that the accelerated aging treatment under the conditions practiced here has an "acceleration factor" of 23. Consequently, after 46 weeks of accelerated aging treatment, the gas mixture formed in the module housing II should have a composition which, after conventional aging under ambient conditions, is only obtained after 1058 weeks; that is a period of 20.7 years. A comparison with a comparative spectrum confirms that the gas composition formed in module housing II after 46 weeks of accelerated aging treatment still contains at least 58% of the originally filled argon (Ar). the 9 Figure 12 shows some spectra obtained from the gas composition formed in Module Housing II at specified times of accelerated aging treatment.
- the above test confirms the expectation that the LEDs in the module housing manufactured according to the invention of an LED lighting module according to the invention and producing white light can be operated under a protective atmosphere for a service life of at least 20 years.
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- Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Lichterzeugung mit Hilfe Licht emittierender Dioden (LED); LEDs bezeichnet eine Anzahl solcher Dioden.The present invention relates to the technical field of light generation using light-emitting diodes (LED); LEDs denotes a number of such diodes.
Ein Leuchtenmodul ist die Licht erzeugende Leuchteinrichtung bzw. das Licht erzeugende Leuchtmittel einer Leuchte oder Lampe. Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul ist vorzugsweise für den Außeneinsatz (bzw. "outdoor") bestimmt und kann hier insbesondere in Leuchten zur Beleuchtung von Straßen, Wegen und Plätzen nach DIN EN 13201 vorgesehen werden. Hierzu kann das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul als Leuchtmittel an einer entsprechenden vorgegebenen Straßenleuchte angebracht werden.A lamp module is the light-generating lighting device or the light-generating illuminant of a lamp or lamp. The lighting module according to the invention is preferably intended for outdoor use and can be provided here in particular in lights for illuminating streets, paths and squares according to DIN EN 13201. For this purpose, the LED lamp module according to the invention can be attached as a light source to a corresponding predetermined street lamp.
Ferner wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen LED-Leuchtenmoduls angegeben.Furthermore, the present invention specifies a method for producing such an LED lamp module.
Mehr im Einzelnen betrifft die vorliegende Erfindung ein LED-Leuchtenmodul, mit einem zweiteiligen Modulgehäuse,
- das besteht aus einem Gehäuseteil und einer transparenten Abdeckplatte,
- wobei je am Gehäuseteil und/oder an der Abdeckplatte einstückig eine umlaufende Seitenwand so angeformt ist, dass das Gehäuseteil, die eine Seitenwand oder beide
- Seitenwände und die Abdeckplatte gemeinsam einen hermetisch dichten Gehäuseinnenraum begrenzen,
- in dem sich eine Platine befindet, auf der eine Anzahl je beabstandet zueinander angeordnete LEDs sitzen,
- wobei jeder einzelnen LED je ein Sekundäroptikelement zugeordnet ist, welches das von einer gegebenen LED erzeugte LED-Licht einfängt und entsprechend einem vorgegebenen Beleuchtungszweck richtet und bündelt.
- which consists of a housing part and a transparent cover plate,
- wherein a peripheral side wall is integrally formed on the housing part and/or on the cover plate in such a way that the housing part, one side wall or both
- Side walls and the cover plate together delimit a hermetically sealed housing interior,
- in which there is a circuit board on which a number of spaced-apart LEDs are located,
- with each individual LED being associated with a secondary optical element which captures the LED light generated by a given LED and directs and focuses it in accordance with a predetermined lighting purpose.
Ein LED-Leuchtenmodul dieser Art ist in dem Dokument
Das Dokument
Ein LED-Leuchtenmodul mit einem zweiteiligen Modulgehäuse, das besteht aus einer Metall-Gehäuseplatte und einer transparenten Abdeckplatte, wobei je an der Metall-Gehäuseplatte und/oder an der Abdeckplatte einstückig eine umlaufende Seitenwand angeformt ist, so dass die Metall-Gehäuseplatte, die eine Seitenwand oder beide Seitenwände und die Abdeckplatte gemeinsam einen hermetisch dichten Gehäuseinnenraum begrenzen, in dem sich eine Platine befindet, auf der eine Anzahl je beabstandet zueinander angeordnete LEDs sitzen; undjeder einzelnen LED je ein Sekundäroptikelement zugeordnet ist, welches das von einer gegebenen LED erzeugte LED-Licht einfängt und entsprechend einem vorgegebenen Beleuchtungszweck richtet und bündelt, wobei
- die Metall-Gehäuseplatte aus einem, für Gehäuse geeigneten Leichtmetall oder aus einer Zamak-Legierung besteht;
- die Abdeckplatte aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder UV-undurchlässigen PMMA-Material oder aus einem UV-stabilisierten PC-Material besteht;
- jedes Sekundäroptikelement ein Lichtleitelement oder ein alternatives Lichtleitelement aufweist, das aus dem Abdeckplattenmaterial besteht und das an der Abdeckplatte einstückig angeformt ist; und
- zwischen Metall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte eine hermetisch dichte Verbindung ausgebildet ist.
An LED light module with a two-part module housing, which consists of a metal housing plate and a transparent cover plate, with a peripheral side wall being integrally formed on the metal housing plate and/or on the cover plate, so that the metal housing plate, the one Side wall or both side walls and the cover plate together define a hermetically sealed housing interior, in which there is a circuit board on which a number of spaced-apart LEDs sit; andeach individual LED is associated with a secondary optical element which captures the LED light generated by a given LED and directs and focuses it in accordance with a predetermined lighting purpose, wherein
- the metal housing plate consists of a light metal suitable for housings or of a zamak alloy;
- the cover plate consists of a largely UV-impermeable or UV-impermeable PMMA material or of a UV-stabilized PC material;
- each secondary optic element comprises a light guide element or an alternative light guide element which consists of the cover plate material and which is integrally formed on the cover plate; and
- a hermetically sealed connection is formed between the metal housing plate and the cover plate.
Bei der bekannten LED-Fisch-Lampe sind die LEDS in mehreren, parallel und beabstandet zueinander angeordneten Reihen auf der Platine angeordnet, und die Lichtleitelemente sind langgestreckte wulstartige Verdickungen an der Außenseite der Abdeckplatte, wobei jeder LED-Reihe eine solche, fluchtend angeordnete Verdickung zugeordnet ist. Die hermetisch dichte Verbindung besteht aus zwei Gummiringen, wobei jeder Dichtring in je eine Nut eingelegt ist, die in gegenüberliegenden Flächen im Randbereich von Metall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte ausgespart sind.In the known LED fish lamp, the LEDs are arranged on the circuit board in several parallel rows spaced apart from one another, and the light guide elements are elongated bead-like thickenings on the outside of the cover plate, with each LED row being assigned such a thickening arranged in alignment is. The hermetically sealed connection consists of two rubber rings, with each sealing ring inserted in a groove that is recessed in opposite surfaces in the edge area of the metal housing plate and cover plate.
Das Dokument
- Ein flaches, quaderförmiges, hermetisch dichtes Gehäuse, das einen Gehäuseinnenraum begrenzt und das besteht aus
- -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte aus Aluminium (AI) oder einer Al-Legierung;
- -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen, der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen hat, und der auf der Bodenplatte sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet; und
- -- einer, auf dem Rahmen aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte, die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens fluchtet; wobei
- -- die eine Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Deckenplatte verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Bodenplatte verbunden ist; und mit
- mehreren, im Gehäuseinnenraum befindlichen LEDs und mit einer, diesen LEDs zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen recht großen Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit
- einer im Gehäuseinnenraum befindlichen Platine mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; wobei
- in diesem Gehäuseinnenraum eine argonhaltige Atmosphäre vorgesehen ist. Entsprechend dem einzigen Ausführungsbeispiel wird der Rahmen aus vier quaderförmigen Seitenwänden zusammengeklebt, die teilweise oder vollständig hohl sind, und in den so gebildeten Hohlräumen soll pulverförmiges Trocknungsmittel, wie etwa Zeolith und/oder Silicagel, untergebracht sein. Das hermetisch dichte Verbinden der einen Rahmenstirnfläche mit der Bodenplatte und der anderen Rahmenstirnfläche mit der Deckenplatte soll durch Kleben erfolgen. Als Klebstoff wird insbesondere ein dauerelastischer, UV-beständiger sowie wasser- und wasserdampf-undurchlässiger Butylkleber, hier insbesondere Isobutylen, empfohlen. Ferner soll der Rahmen von einer elastischen Abdeckung eingehüllt sein, die aus Silikon, Polyurethan und/oder Polysulfid bestehen kann und ebenfalls mit der Bodenplatte sowie mit der Deckenplatte verklebt sein soll.
- A flat, cuboid, hermetically sealed housing that delimits a housing interior and consists of
- -- a substantially rectangular bottom plate made of aluminum (Al) or an Al alloy;
- -- a one-piece, closed frame forming the housing side walls, having two spaced-apart frame faces, and which sits on the bottom plate and is substantially flush with the outer periphery thereof; and
- -- a cover plate resting on the frame, consisting of a transparent plastic and essentially flush with the outer circumference of the frame; whereby
- -- a frame face is hermetically connected to the top panel, and the other frame face is hermetically connected to the bottom panel; and with
- a plurality of LEDs located in the interior of the housing and with secondary optics assigned to these LEDs, which directs and bundles the light emitted by the LEDs over a fairly large solid angle range into a limited linear luminous flux; and with
- a circuit board located in the interior of the housing with electrical and/or electronic components that can be supplied with operating current, signal voltages and optionally other signals for the supply, control and monitoring of the LEDs; whereby
- an argon-containing atmosphere is provided in this housing interior. According to the only embodiment, the frame is glued together from four parallelepiped-shaped side walls, which are partially or completely hollow, and in the cavities so formed it is intended to house powdered desiccant, such as zeolite and/or silica gel. The hermetically sealed connection of one end face of the frame to the base plate and the other end face of the frame to the top plate should be done by gluing. As an adhesive, in particular Permanently elastic, UV-resistant and impermeable to water and water vapor butyl adhesive, especially isobutylene, is recommended. Furthermore, the frame should be encased by an elastic cover, which can consist of silicone, polyurethane and/or polysulfide and should also be glued to the floor panel and to the ceiling panel.
Das Dokument
Das nicht vorveröffentlichte Deutsche Patent
Dieses LED-Leuchtenmodul hat
- ein flaches, quaderförmiges, hermetisch dichtes Modulgehäuse, das
einen Gehäuseinnenraum begrenzt und das besteht aus drei Bestandteilen, nämlich- -- einer, im Wesentlichen rechteckigen Bodenplatte aus Aluminium (Al) oder einer Al-Legierung;
- -- einem einstückigen, geschlossenen, die Gehäuseseitenwände bildenden Rahmen, der zwei voneinander beabstandete Rahmenstirnflächen hat und der auf der Bodenplatte sitzt und im Wesentlichen mit deren Außenumfang fluchtet;
- -- einer, auf dem Rahmen aufliegenden, aus einem transparenten Kunststoff bestehenden Deckenplatte, die im Wesentlichen mit dem Außenumfang des Rahmens fluchtet; wobei
- -- die eine Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Deckenplatte verbunden ist, und die andere Rahmenstirnfläche hermetisch dicht mit der Bodenplatte verbunden ist; und mit
- mehreren, im Gehäuseinnenraum befindlichen Licht emittierenden Dioden (LEDs von light emitting diodes) und mit einer, diesen LEDs oder LED-Gruppen zugeordneten Sekundäroptik, welche das von den LEDs über einen weiten Raumwinkelbereich abgestrahlte Licht zu einem begrenzten, bandförmigen Lichtstrom richtet und bündelt; und mit
- einer im Gehäuseinnenraum befindlichen Platine mit elektrischen und/oder elektronischen, mit Betriebsstrom, Signalspannungen und gegebenenfalls weiteren Signalen versorgbaren Bauelementen zur Versorgung, Steuerung und Kontrolle der LEDs; und
- in diesem Gehäuseinnenraum eine argonhaltige Atmosphäre herrscht.
- a flat, cuboid, hermetically sealed module housing that
delimits a housing interior and that consists of three components, viz- -- a substantially rectangular bottom plate made of aluminum (Al) or an Al alloy;
- -- a one-piece, closed frame forming the housing side walls, which frame has two spaced-apart frame faces and which sits on the bottom plate and is substantially flush with the outer periphery thereof;
- -- a cover plate resting on the frame, consisting of a transparent plastic and essentially flush with the outer circumference of the frame; whereby
- -- a frame face is hermetically sealed to the ceiling panel, and the other frame face is hermetically sealed the bottom plate is connected; and with
- several light-emitting diodes (LEDs of light emitting diodes ) located in the interior of the housing and with secondary optics assigned to these LEDs or LED groups, which directs the light emitted by the LEDs over a wide solid angle range to a limited, linear luminous flux and bundles and with
- a circuit board located in the interior of the housing with electrical and/or electronic components that can be supplied with operating current, signal voltages and optionally other signals for the supply, control and monitoring of the LEDs; and
- an argon-containing atmosphere prevails in this housing interior.
Die erfindungsgemäße Besonderheit dieses LED-Leuchtenmoduls soll darin bestehen, dass
- die Deckenplatte aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem UV-undurchlässigem PMMA-Material besteht, und an einer Hauptfläche der Deckenplatte in deren Randbereich eine umlaufende Nut ausgespart ist;
- der Rahmen aus einem PMMA-Material besteht, und an der einen Rahmenstirnfläche ein umlaufender Steg einstückig angeformt ist, der in Richtung der Rahmenhöhe von der Rahmenstirnfläche absteht;
- diese Rahmenstirnfläche mittels Ultraschallverschweißung mit der Deckenplatte verbunden ist; und
- das Modulgehäuse eine Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das Modulgehäuse stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Std. lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem, gegenüber
dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses immer noch zu wenigstens 30 Vol.-% aus Argon aus der ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.
- the cover panel consists of a largely UV-impermeable or UV-impermeable PMMA material, and a peripheral groove is cut out on a main surface of the cover panel in the edge area thereof;
- the frame consists of a PMMA material, and on the one end face of the frame a circumferential web is formed in one piece, which protrudes from the end face of the frame in the direction of the frame height;
- this frame end face is connected to the ceiling panel by means of ultrasonic welding; and
- the module housing has a long-term tightness that ensures that after performing an accelerated aging treatment lasting 46 weeks, during which the module housing is always at around 50 °C and for one hour per day under ambient air pressure and for 23 hours under one, compared to the
ambient air pressure 100 mbar reduced air pressure is maintained, the atmosphere in the housing interior of the module housing still consists of at least 30% by volume of argon from the originally introduced 100% Ar filling.
Davon ausgehend, besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein LED-Leuchtenmodul der gattungsgemäßen Art nach dem nachgewiesenen Stand der Technik gemäß dem Dokument
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein einfaches, effizientes und sicher reproduzierbares Verfahren zur Herstellung derartiger LED-Leuchtenmodule anzugeben.A further aim of the present invention consists in specifying a simple, efficient and reliably reproducible method for producing such LED lighting modules.
Ausgehend von einem gattungsgemäßen LED-Leuchtenmodul mit einem zweiteiligen Modulgehäuse,
- das besteht aus einer Metall-Gehäuseplatte und einer transparenten Abdeckplatte, wobei je an der Metall-Gehäuseplatte und/oder an der Abdeckplatte einstückig eine umlaufende Seitenwand angeformt ist, so dass die Metall-Gehäuseplatte, die eine Seitenwand oder beide Seitenwände und die Abdeckplatte gemeinsam einen hermetisch dichten Gehäuseinnenraum begrenzen,
- in dem sich eine Platine befindet, auf der eine Anzahl je beabstandet zueinander angeordnete LEDs sitzen, und
- jeder einzelnen LED je ein Sekundäroptikelement zugeordnet ist, welches das von einer gegebenen LED erzeugte LED-Licht einfängt und entsprechend einem vorgegebenen Beleuchtungszweck richtet und bündelt,
- wobei
- die Metall-Gehäuseplatte aus einem für Gehäuse geeigneten Leichtmetall oder aus einer Zamak-Legierung besteht;
- die Abdeckplatte aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder UV-undurchlässigen PMMA-Material oder aus einem UV-stabilisierten PC-Material besteht;
- jedes Sekundäroptikelement ein Lichtleitelement oder ein alternatives LichtleitElement aufweist, das aus dem Abdeckplattenmaterial besteht und das an der der Abdeckplatte einstückig angeformt ist; und
- zwischen Metall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte eine hermetisch dichte Verbindung ausgebildet ist;
- ist die erfindungsgemäße Lösung obiger Aufgabe dadurch gekennzeichnet, dass
- jedes Lichtleitelement an der zur Platine benachbarten Innenseite der Abdeckplatte einstückig angeformt ist;
- die hermetisch dichte Verbindung zwischen Metall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte eine Klebeverbindung ist, die mit Hilfe eines bei Raumtemperatur aushärtenden 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoffes erzeugt worden ist;
- innerhalb des Gehäuseinnenraums eine argonhaltige Atmosphäre herrscht; und
- das Modulgehäuse eine solche Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das LED-Leuchtenmodul stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Stunde (Std.) lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem gegenüber
dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum immer noch zu wenigstens 58 Vol.-% aus der ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.
- This consists of a metal housing plate and a transparent cover plate, with a peripheral side wall being formed in one piece on the metal housing plate and/or on the cover plate, so that the metal housing plate, one side wall or both side walls and the cover plate together form one limit the hermetically sealed interior of the housing,
- in which there is a circuit board on which a number of spaced-apart LEDs are located, and
- a secondary optical element is assigned to each individual LED, which captures the LED light generated by a given LED and directs and bundles it according to a specified lighting purpose,
- whereby
- the metal case plate is made of a light metal suitable for cases or of a zamak alloy;
- the cover plate made of a largely UV-impermeable or UV-impermeable PMMA material or of a UV-stabilized PC material consists;
- each secondary optic element comprises a light guide element or an alternative light guide element which consists of the cover plate material and which is integrally formed on the cover plate; and
- a hermetically sealed connection is formed between the metal housing plate and the cover plate;
- the inventive solution to the above object is characterized in that
- each light guide element is formed in one piece on the inside of the cover plate adjacent to the circuit board;
- the hermetically sealed connection between the metal housing plate and the cover plate is an adhesive bond that has been produced using a 2-component acrylate adhesive that hardens at room temperature;
- an argon-containing atmosphere prevails inside the housing interior; and
- the module housing has such a long-term tightness that ensures that after performing an accelerated aging treatment lasting 46 weeks, during which the LED light module is always at around 50 °C and for one hour (hours) per day under ambient air pressure and for 23 hours under is maintained at an air pressure reduced by 100 mbar compared to the ambient air pressure, the atmosphere in the interior of the housing still consists of at least 58% by volume of the originally introduced 100% Ar filling.
Die erfindungsgemäßen Merkmale in obiger Gesamtkombination wirken in synergistischer Weise zusammen, um ein LED-Leuchtenmodul bereitzustellen, das einfach, effizient und sicher reproduzierbar gefertigt werden kann, und das für eine lange und wartungsfreie Gebrauchsdauer ausgelegt ist. Die im LED-Leuchtenmodul befindlichen LEDs werden in einer Umgebung betrieben, die über einen sehr langen Zeitraum weitgehend oder völlig frei von schädlichen Einflüssen gehalten werden kann. Es kann eine Lebensdauer der eingesetzten LEDs größer 100.000 Stunden (Std.) gewährleistet werden. Lebensdauer bezeichnet hier diejenige Zeitspanne, innerhalb der ein Betrieb der LEDs möglich ist, ohne dass deren anfängliche Lichtleistung (Lumen/Watt) um mehr als 20 % abgenommen hat. Weiterhin bleibt die anfängliche Lichtfarbe weitgehend erhalten. Diese Ergebnisse beruhen auf nachstehenden Überlegungen und Beiträgen.The features according to the invention in the above overall combination interact in a synergistic manner in order to provide an LED lamp module that can be manufactured simply, efficiently and reliably in a reproducible manner, and that is designed for a long and maintenance-free service life. The LEDs in the LED light module are operated in an environment that can be kept largely or completely free of harmful influences over a very long period of time. A service life of the LEDs used of more than 100,000 hours (hours) can be guaranteed. Service life refers to the period of time within which the LEDs can be operated without their initial light output (lumen/watt) decreasing by more than 20%. continues to remain the initial light color is largely retained. These results are based on the following considerations and contributions.
Das LED-Leuchtenmodul soll Licht liefern, das dem von der Sonne bereitgestellten Tageslicht möglichst nahekommt. Folglich werden LEDs eingesetzt, die weißes oder warm-weißes Licht liefern, typischerweise mit Farbtemperaturen zwischen 2700 und 6500 Kelvin (K), insbesondere mit Farbtemperaturen von 3000 oder 4000 oder 5000 Kelvin (K). Der LED-Halbleiterchip erzeugt schmalbandiges blaues Licht ("royal blue") bei einer Wellenlänge von 442 nm (Nanometer), das mittels Fluoreszenz in ein breitbandig gelbes Licht umgewandelt werden muss, um in der Summe kalt-weißes (Farbtemperaturen von etwa 5000 bis 6000 K) bis warm-weißes (Farbtemperaturen von etwa 2000 bis 3000 K) Licht zu liefern. Für diese Fluoreszenz sorgen ausgewählte pulverförmige, gelb bis orangefarbene Leuchtstoffe, wie beispielsweise Cer-dotierter Yttrium-Aluminium-Granat, die als Schicht auf dem LED-Halbleiterchip aufgebracht sind. Diese Leuchtstoffschicht ist mit einer Lage aus einem Silicon-Material bedeckt, bzw. mit diesem Silicon-Material eingekapselt. Dieses Silicon-Einkapselmaterial (encapsulant) befindet sich besonders nahe an dem LED-Halbleiterchip und ist bei Betrieb der LED der vom LED-Halbleiterchip erzeugten Wärme und "hohen PhotonenEnergie" ausgesetzt. Häufig befindet sich auf diesem Silicon-Einkapselmaterial eine Linse oder ein Dom aus weiterem Silicon-Material, mit der/dem die Abstrahlung des von der LED emittierten Lichtes im Sinne einer Primäroptik bereits in einem begrenzten Umfang gerichtet und gesteuert wird; dieses letztere Silicon-Material wird auch als Silicon-Linsenmaterial bezeichnet. Die Erfahrung zeigt, dass diese beiden Silicon-Materialien von dem von dem LED-Halbleiterchip erzeugten blauen Licht mit einem Emissions-maximum bei etwa 442 nm nicht geschädigt werden.The LED lighting module is intended to provide light that comes as close as possible to the daylight provided by the sun. Consequently, LEDs are used that deliver white or warm-white light, typically with color temperatures between 2700 and 6500 Kelvin (K), in particular with color temperatures of 3000 or 4000 or 5000 Kelvin (K). The LED semiconductor chip generates narrow-band blue light ("royal blue") at a wavelength of 442 nm (nanometers), which has to be converted into broad-band yellow light by means of fluorescence in order to achieve cool-white (color temperatures of around 5000 to 6000 K) to warm-white (color temperatures of about 2000 to 3000 K) light. This fluorescence is provided by selected powdered, yellow to orange-colored phosphors, such as cerium-doped yttrium aluminum garnet, which are applied as a layer on the LED semiconductor chip. This phosphor layer is covered with a layer of a silicone material, or encapsulated with this silicone material. This silicone encapsulant is particularly close to the LED semiconductor die and is exposed to the heat and "high photon energy" generated by the LED semiconductor die during LED operation. Often there is a lens or a dome made of additional silicone material on this silicone encapsulating material, with which the radiation of the light emitted by the LED is already directed and controlled to a limited extent in the sense of primary optics; this latter silicone material is also referred to as silicone lens material. Experience shows that these two silicone materials are not damaged by the blue light generated by the LED semiconductor chip with an emission maximum at around 442 nm.
Jedoch können in der im Gehäuseinnenraum herrschenden Atmosphäre nichtkompatible organische Verbindungen (die Fachleute sprechen von VOCs, abgeleitet von volatile organic compounds) vorkommen, die aus verschiedenen Quellen ausgasen können, wie etwa aus Klebstoffen, Beschichtungen auf einer Platine, aus bestimmten Lötmaterialien, sowie aus Dichtmitteln und Dichtungen, wie etwa O-Ringen und dgl. Diese VOCs diffundieren in diese Silicon-Materialien hinein, setzen sich in Hohlräumen zwischen den Siliconpolymerketten fest und werden dort eingeschlossen. Die nachfolgende Einwirkung der von der LED erzeugten "hohen Photonenenergie", die beim Betrieb der LED erzeugte Wärme und weitere Umwelteinflüsse verfärben die im Silicon-Einkapselmaterial sowie im Silicon-Linsenmetarial eingeschlossenen bzw. "gefangenen" VOCs. Diese Verfärbung der gefangenen VOCs kann das von der LED emittierte Licht schädigen. Diese Verfärbung tritt insbesondere bei blaues Licht erzeugenden LEDs auf; dieses blaue Licht wird jedoch für die Bereitstellung von weißem, dem Tageslicht entsprechendem Licht benötigt. Eine solche Schädigung des von den LEDs emittierten Lichtes kann bis zum völligen Ausfall des LED-Leuchtenmoduls führen.However, the atmosphere inside the housing can contain incompatible organic compounds (experts speak of VOCs , derived from volatile organic compounds) that can outgas from various sources, such as adhesives, coatings on a printed circuit board, certain soldering materials, as well as sealants and gaskets such as O-rings and the like. These VOCs diffuse into these silicone materials, lodge and become trapped in voids between the silicone polymer chains. Subsequent exposure to the "high photon energy" produced by the LED, the heat generated by the operation of the LED, and other environmental factors will discolor the VOCs trapped or "trapped" in the silicone encapsulant and silicone lens material. This discoloration of the trapped VOCs can damage the light emitted by the LED. This discoloration occurs in particular with LEDs producing blue light; however, this blue light is required to provide white light that corresponds to daylight. Such damage to the light emitted by the LEDs can lead to complete failure of the LED lamp module.
Ferner ist bekannt, dass Feuchtigkeit den Betrieb von weißes Licht erzeugenden LEDs beeinträchtigt. Deshalb werden weißes Licht erzeugende LEDs typischerweise in einer wasser- und wasserdampf-freien Schutzgasatmosphäre, wie etwa Argon, betrieben. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass auch UV-Komponenten des Sonnenlichts schädliche Auswirkungen auf weißes Licht erzeugende LEDs haben können, wovon gerade diese VOCs betroffen sein können. An einer typischen Straßenleuchte ist die transparente Abdeckplatte zwar nicht direkt dem Sonnenlicht ausgesetzt, sondern dem Erdboden zugewandt. Trotzdem kann gestreutes und/oder reflektiertes Sonnenlicht über die transparente Abdeckplatte in den Innenraum des Modulgehäuses eindringen und dort Langzeitschäden an dem Silicon-Einkapselmaterial, an dem Silicon-Linsenmaterial und/oder an den in diesen Silicon-Materialien gefangenen VOCs hervorrufen. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, das Eindringen von schädlichen UV-Komponenten des Sonnenlichts in den Innenraum des Modulgehäuses zu verhindern, weshalb die Abdeckplatte einschließlich der einstückig daran angeformten Sekundäroptikelemente aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder aus einem völlig UV-undurchlässigen, transparenten Kunststoff gefertigt wird. Erfindungsgemäß ist hier ein weitgehend UV-undurchlässiges oder UV-undurchlässiges PMMA-Material oder ein UV-stabilisiertes PC-Material vorgesehen. Im Einzelnen werden Materialien ausgewählt, welche nicht nur den erforderlichen UV-Schutz liefern, sondern für das erzeugte LED-Licht - abhängig von der zu durchdringenden Schichtdicke - auch eine hohe Transmission bis zu 92 % gewährleisten und zusätzlich die notwendige Wetterbeständigkeit aufweisen, um ein LED-Leuchtenmodul mit einer solchen Abdeckplatte über viele Jahre im Außenbereich nutzen können.It is also known that moisture affects the operation of LEDs that produce white light. Therefore, LEDs that produce white light are typically operated in a water and water vapor-free inert gas atmosphere, such as argon. Within the scope of the present invention, it was recognized that UV components of sunlight can also have harmful effects on LEDs that produce white light, which can affect precisely these VOCs. On a typical street light, the transparent cover plate is not directly exposed to sunlight, but faces the ground. However, scattered and/or reflected sunlight can enter the interior of the module housing through the transparent cover plate and cause long-term damage to the silicone encapsulant material, the silicone lens material, and/or the VOCs trapped within these silicone materials. An important aspect of the present invention is therefore to prevent harmful UV components of sunlight from penetrating into the interior of the module housing, which is why the cover plate, including the secondary optics elements molded onto it in one piece, consists of a largely UV-opaque or a completely UV-opaque, transparent plastic is made. According to the invention, a largely UV-impermeable or UV-opaque PMMA material or a UV-stabilized PC material is provided here. In detail, materials are selected that not only provide the necessary UV protection, but also for the LED light generated - depending on the layer thickness to be penetrated - also ensure a high transmission of up to 92% and also have the necessary weather resistance to be able to use an LED light module with such a cover plate outdoors for many years.
Nachstehend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung beschrieben; teilweise sind solche Ausgestaltungen auch Gegenstand von Unteransprüchen.Advantageous refinements and developments of the invention are described below; in some cases, such configurations are also the subject of dependent claims.
Das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul hat ein aus zwei Bestandteilen bestehendes Modulgehäuse; der eine Bestandteil ist ein plattenförmiges, aus metallischem Material bestehendes Gehäuseteil, das nachstehend nur kurz als Metall-Gehäuseplatte bezeichnet wird. Diese Metall-Gehäuseplatte kann aus einem Leichtmetall oder aus einer Zamak-Legierung bestehen. Bekanntlich werden solche Metalle als Leichtmetalle bezeichnet, die eine Dichte kleiner als 5,0 g/cm3 aufweisen. Im Falle eines Leichtmetalles kommen dann für Gehäusematerialien geeignete Leichtmetalle in Betracht, die an Umgebungsluft eine dauerhaft schützende und wetterfeste Oberflächenschicht bilden, hier insbesondere Leichtmetalle auf der Basis von Aluminium (AI), Magnesium (Mg), Titan (Ti) und Beryllium (Be).The LED lamp module according to the invention has a module housing consisting of two components; one component is a plate-shaped housing part made of metallic material, which is referred to below only briefly as the metal housing plate. This metal housing plate can consist of a light metal or a zamak alloy. It is known that metals that have a density of less than 5.0 g/cm 3 are referred to as light metals. In the case of a light metal, light metals suitable for housing materials that form a permanently protective and weatherproof surface layer in the ambient air come into consideration, here in particular light metals based on aluminum (Al), magnesium (Mg), titanium (Ti) and beryllium (Be) .
Erfindungsgemäß besteht die Metall-Gehäuseplatte vorzugsweise aus einem Gehäusematerial, das aus einer Gruppe ausgewählt ist die umfasst:
- Aluminium (Al),
- AI-Legierungen mit Beimengungen an Si, Cr, Mg, Fe, Cu, Mn, Ti und/oder Zn, typischerweise je in Anteilen kleiner 1 %;
Al-Si-Legierungen mit einem Si- 10,0Anteil von 13,0 % und kleineren Anteilen an Mg, Fe, Mn, Ni, Zn,und/oder TI typiscerweise kleinerbis 0,5 %als - Magnesium (Mg) und
- Zamak-Legierungen die neben dem Hauptbestandteil Zn kleinere Anteile an Al, Cu und/oder Mg enthalten können.
- aluminum (Al),
- Al alloys with additions of Si, Cr, Mg, Fe, Cu, Mn, Ti and/or Zn, typically in proportions of less than 1%;
Al-Si alloys with a Si content of 10.0 to 13.0% and smaller amounts of Mg, Fe, Mn, Ni, Zn, and/or TI typically less than 0.5% - Magnesium (Mg) and
- Zamak alloys which, in addition to the main component Zn, can contain small amounts of Al, Cu and/or Mg.
Aus diesen Gehäusematerialien können im Metallspritzgießverfahren Gussteile erhalten werden, an denen auch kleine Details mit Abmessungen von 0,1 mm getreu und wiederholbar zu realisieren sind. Die Gussteile haben relativ geringes Gewicht, sind korrosionsbeständig und wetterfest und weisen eine gute Wärmeleitfähigkeit auf. Alternativ können geeignete Gehäuseteile auch durch Tiefziehen von Vorprodukten erhalten werden. Besonders bevorzugt wird als Leichtmetall-Gehäusematerial die Al-Legierung "6061-T6 Aluminium" eingesetzt, die als Hauptlegierungselemente 0,8 bis 1,2 % Mg und 0,4 bis 0,8 % Si enthält. Es können mechanisch stabile und dauerhafte Gussteile mit sehr feinen Details erzeugt werden, auch in der Größenordnung von 0,1 mm; die Gussteile weisen eine für AI-Gussteile vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit bis zu etwa 170 W/(m K) auf.Metal injection molding can be used to obtain castings from these housing materials, on which even small details with dimensions of 0.1 mm can be realized faithfully and repeatably. The castings are relatively light weight, corrosion and weather resistant, and have good thermal conductivity. Alternatively, suitable housing parts can also be obtained by deep-drawing pre-products. The aluminum alloy "6061-T6 aluminum" is particularly preferably used as the light-metal housing material, which contains 0.8 to 1.2% Mg and 0.4 to 0.8% Si as the main alloying elements. Mechanically stable and durable castings can be produced with very fine details, even on the order of 0.1 mm; the cast parts have a comparatively high thermal conductivity of up to about 170 W/(m K) for Al cast parts.
Der zweite Bestandteil des erfindungsgemäßen Modulgehäuses ist eine transparente Abdeckplatte, an die eine Anzahl, aus dem Abdeckplattenmaterial bestehende Lichtleitelemente einstückig angeformt und integriert ist. Als Abdeckplattenmaterial dient weitgehend UV-undurchlässiges oder UV-undurchlässiges PMMA-Material; PMMA steht für Polymethylmethacrylat. "UV-undurchlässig" meint hier, dass mehr als 99 % der einfallenden UV-Strahlung mit einer Wellenlänge kleiner/gleich 400 nm absorbiert und blockiert werden. Als alternatives Abdeckplattenmaterial kommt UV-stabilisiertes PC-Material in Betracht; PC steht für Polycarbonat. "UV-Stabilisiert" meint hier, dass das PC-Material in der Masse mit einem UV-Stabilisator versehen ist, der einfallende UV-Strahlung blockiert. Die Abdeckplatte einschließlich der Lichtleitelemente bildet einen Körper mit komplexer dreidimensionaler Kontur und muss im Spritzgussverfahren aus schmelzbarem Ausgangsmaterial erzeugt werden; typischerweise werden pulverförmige oder pelletförmige Ausgangsmaterialien eingesetzt. Weitgehend UV-undurchlässiges oder UV-undurchlässiges, pelletförmiges PMMA-Material sowie UV-stabilisiertes pelletförmiges PC-Material steht handelsüblich zur Verfügung.The second component of the module housing according to the invention is a transparent cover plate onto which a number of light-guiding elements consisting of the cover plate material are integrally formed and integrated. UV-opaque or UV-opaque PMMA material is largely used as the cover plate material; PMMA stands for polymethyl methacrylate. Here, "UV-opaque" means that more than 99% of incident UV radiation with a wavelength of 400 nm or less is absorbed and blocked. UV-stabilised PC material can be considered as an alternative cover plate material; PC stands for polycarbonate. "UV stabilized" here means that the PC material is provided with a UV stabilizer throughout the mass, which blocks incident UV radiation. The cover plate, including the light guide elements, forms a body with a complex three-dimensional contour and must be produced from meltable starting material using an injection molding process; typically powdered or pelleted starting materials are used. Substantially UV-opaque or UV-opaque, pellet-shaped PMMA material as well as UV-stabilized pellet-shaped PC material is commercially available.
Typische Anbieter für pelletförmiges PMMA in Europa sind die Firmen der ALTUGLAS INTERNATIONAL GROUP, beispielsweise in 97100 Bronderslev, Dänemark oder in 59700 Marcq-en-Baroel, Frankreich. Es können gezielt ausgewählte und bestimmte PMMA-Sorten beschafft werden, die hohe Kratzfestigkeit, hohe Schlagzähigkeit, hohe Witterungsbeständigkeit und/oder eine hohe Glasübergangstemperatur aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Abdeckplatte im Spritzgussverfahren aus einem granulatförmigen PMMA-Material erzeugt worden, das von CHI MEI CORPORATION, San Chia, Jen Te District, Tainan City, TAIWAN unter der Handelsbezeichnung PMMA ACRYREX® (ACRYREX ist eine eingetragene Marke) vertrieben wird. Dieses PMMA-Material weist eine Dichte von 1,19 g/cm3, eine Zugfestigkeit von 67 MPa, eine Vicat-Erweichungstemperatur von 107 °C und einen Brechungsindex von etwa 1,49 auf. Das Material ist in Form eines Granulats erhältlich, das eine mittlere Korngöße von 3 mm aufweist. Das Granulat wird auf eine Temperatur von etwa 220 °C erwärmt und bildet dabei eine mittelviskose Schmelze. Diese Schmelze wird unter einem Druck von etwa 700 bar zu einem plattenförmigen Spritzgusskörper verarbeitet. Nach der Abkühlung wird an diesem Körper eine Feinbearbeitung vorgenommen, um eine mit Lichtleitelementen versehene Abdeckplatte zu erhalten, die abgerundete Eckenbereiche und gebrochene Kanten hat.Typical suppliers of pellet-shaped PMMA in Europe are the companies of the ALTUGLAS INTERNATIONAL GROUP, for example in 97100 Bronderslev, Denmark or in 59700 Marcq-en-Baroel, France. Selected and specific types of PMMA can be procured that have high scratch resistance, high impact strength, have high weather resistance and/or a high glass transition temperature. According to the invention, the cover plate has been injection molded from a granular PMMA material sold by CHI MEI CORPORATION, San Chia, Jen Te District, Tainan City, TAIWAN under the trade name PMMA ACRYREX® (ACRYREX is a registered trademark). This PMMA material has a density of 1.19 g/cm 3 , a tensile strength of 67 MPa, a Vicat softening point of 107°C and a refractive index of about 1.49. The material is available in the form of granules with an average particle size of 3 mm. The granules are heated to a temperature of around 220 °C, forming a medium-viscosity melt. This melt is processed under a pressure of about 700 bar to form a plate-shaped injection molded body. After cooling, this body is finely machined to obtain a light guide cover plate having rounded corner portions and bevelled edges.
Ein für die vorliegenden Zwecke gut geeignete UV-stabilisiertes PC-Material wird von CHI MEI CORPORATION, 59-1, San Chia, Jen Te, Tainan City 71702, Taiwan unter der Handelsbezeichnung "WONDERLITE PC" (WONDERLITE® ist eine eingetragene Marke) vertrieben; für die vorliegenden Zwecke sind insbesondere die UV-stabilisierten WONDERLITE PC-Materialien PC-110U, PC-115U und PC-122U gut geeignet. Diese Materialien weisen u.a. auf:
- eine, an
einer 3 mm dicken Platte nach ASTM D1003bestimmte Lichtdurchlässigkeit von 88 bis 89 %; - eine an
3,2 mm dicken Platte nach ASTM D1003 bestimmte Trübung (Haze) kleiner 0,8 %; undeiner - einen nach ASTM D542 bestimmten Brechungsindex von 1,585.
- a light transmittance of 88-89% as determined on a 3mm thick sheet according to ASTM D1003;
- a haze determined on a 3.2 mm thick plate according to ASTM D1003 of less than 0.8%; and
- a refractive index of 1.585 as determined by ASTM D542.
Aus diesen Materialien können Werkstücke von "optischer Güte" erzeugt werden. Nach einem wesentlichen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind an die transparente Abdeckplatte Lichtleitelemente einstückig angeformt und integriert. Eine LED würde erste LED-Lichtstrahlen typischerweise gleichmäßig in alle Raumrichtungen eines halbkugelförmigen Raumes ausstrahlen. Die hier vorzugsweise vorgesehenen Lichtleitelemente stellen auf dem Weg dieser ersten LED-Lichtstrahlen transparentes Material mit hohem Brechungsindex zur Verfügung, welches das Lichtverteilungsmuster dieser ersten Lichtstrahlen so modifiziert, dass schließlich eine rechteckige Straßenfläche gleichmäßig beleuchtet werden kann, die eine vergleichsweise große Länge und eine vergleichsweise geringe Breite aufweist; typischerweise beträgt diese Länge das Acht- bis Zehnfache der Breite.Workpieces of "optical quality" can be produced from these materials. According to an essential aspect of the present invention, light guide elements are integrally formed and integrated on the transparent cover plate. An LED would typically emit first LED light rays uniformly in all spatial directions radiate hemispherical space. The light guide elements preferably provided here provide transparent material with a high refractive index on the path of these first LED light beams, which modifies the light distribution pattern of these first light beams in such a way that finally a rectangular road surface can be uniformly illuminated that has a comparatively large length and a comparatively small has width; typically this length is eight to ten times the width.
Erfindungsgemäß ist an der zur Platine benachbarten Innenseite der Abdeckplatte eine Anzahl identischer Lichtleitelemente einstückig angeformt, die sämtlich in der gleichen Anordnung bzw. Ausrichtung angeordnet sind. Sämtliche Lichtleitelemente erzeugen das gleiche Lichtverteilungsmuster. Es ist ausreichend, ein einzelnes Lichtleitelement zu beschreiben.According to the invention, a number of identical light-guiding elements are formed in one piece on the inside of the cover plate adjacent to the circuit board, all of which are arranged in the same arrangement or orientation. All light guide elements produce the same light distribution pattern. It is sufficient to describe a single light guide element.
Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Lichtleitelement bildet an der Innenseite der Abdeckplatte einen zusätzlichen flachen, angenähert quaderförmigen Schichtkörper, der eine Länge von etwa 25 mm, eine Breite von etwa 20 mm, eine Dicke/Stärke von etwa 3 bis etwa 4 mm und eine Schichtkörperoberfläche hat; wobei in diesem Schichtkörper ein erster Hohlraum sowie zwei zweite Hohlräume ausgebildet sind, die sämtlich zur Schichtkörperoberfläche hin offen sind. Mit "etwa" soll hier ein von 10 % kleiner bis 10 % größer reichender Bereich des angegebenen Wertes bezeichnet werden; eine Breite von etwa 20 mm schließt folglich Breiten von 18,0 bis 22,0 mm einA light guide element that is particularly preferred according to the invention forms an additional flat, approximately cuboid layered body on the inside of the cover plate, which is about 25 mm long, about 20 mm wide, about 3 to about 4 mm thick and has a layered body surface; a first cavity and two second cavities being formed in this laminated body, all of which are open to the laminated body surface. "About" is intended to mean a range of the given value ranging from 10% smaller to 10% larger; a width of about 20 mm thus includes widths of 18.0 to 22.0 mm
Der erste Hohlraum ist im Zentrum des Lichtleitelementes angeordnet, bildet den Fokus des Lichtleitelementes und dient zur Aufnahme einer LED; die Schichtkörperoberfläche liegt dann an der Platine an.The first cavity is arranged in the center of the light-guiding element, forms the focus of the light-guiding element and is used to hold an LED; the surface of the layered body is then in contact with the circuit board.
Der größere zweite Hohlraum hat eine bezüglich des Fokus stark konvex gekrümmte und gegenüber der Abdeckplattenebene schräg gestellte Kontur, deren Scheitel auf den Fokus zu gerichtet ist.The larger second cavity has a contour which is strongly convexly curved with respect to the focus and is inclined with respect to the plane of the cover plate, the apex of which is directed towards the focus.
Der kleinere zweite Hohlraum hat eine bezüglich des Fokus mäßig konvex gekrümmte und gegenüber der Abdeckplattenebene schräg gestellte Kontur, deren Scheitel auf den Fokus zu gerichtet ist. An der Oberfläche dieser Konturen findet eine Totalreflexion von LED-Lichtstrahlen statt, die aus dem Inneren des Schichtkörpers auf diese Oberflächen treffen. Der Schichtkörper hat zwei längere parallele ebene Seiten, deren Richtung bzw. Erstreckung eine Lang-Seiten-Richtung sowie eine dazu orthogonale Kurz-Seiten-Richtung des Lichtleitelementes definieren. Ferner ist über jedem Schichtkörper an der Außenseite der Abdeckplatte eine flächengleiche, mäßig konvex gekrümmte, aus dem Abdeckplattenmaterial bestehende Wölbung einstückig angeformt, die eine Scheitellinie hat, die parallel zur Kurz-Seiten-Richtung des Lichtleitelementes ausgerichtet ist. An der Oberfläche dieser Wölbung werden die die Abdeckplatte passiert habenden LED-Lichtstrahlen in Richtung auf die Längsmitte der zu beleuchtenden Straßenfläche hin abgelenkt.The smaller, second cavity has a contour that is moderately convexly curved with respect to the focus and is inclined relative to the plane of the cover plate, the apex of which is on the focus is on. On the surface of these contours, there is a total reflection of LED light beams that hit these surfaces from the inside of the layered body. The layered body has two longer, parallel, planar sides, the direction or extension of which defines a long-side direction and a short-side direction of the light-guiding element that is orthogonal thereto. Further, over each layered body on the outside of the cover plate is integrally formed a coextensive, moderately convex curved bulge made of the cover plate material and having an apex line oriented parallel to the short-side direction of the light guide member. On the surface of this curvature, the LED light beams that have passed the cover plate are deflected in the direction of the longitudinal center of the road surface to be illuminated.
Ein Lichtleitelement mit der Gesamtheit dieser Merkmale modifiziert das LED-Lichtverteilungsmuster optimal für die Zwecke der Straßenbeleuchtung und kann für sämtliche, am Markt befindliche, für Straßenbeleuchtungszwecke vorgesehene LEDs eingesetzt werden. Mit Hilfe eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls, das mit einer Anzahl LEDs bestückt ist, wobei das LED-Licht jeder LED mit einem Lichtleitelement der vorstehend beschriebenen Art modifiziert wird, kann für trockene und nasse Straßenflächen wenigstens die Fahrbahnleuchtdichte erhalten werden, die nach DIN EN 13201-2 für die Me-Beleuchtungsklassen Me5 und Me6 erforderlich ist.A light guide with all of these features modifies the LED light distribution pattern optimally for street lighting purposes and can be used for all LEDs intended for street lighting purposes on the market. With the aid of an LED lighting module according to the invention, which is fitted with a number of LEDs, with the LED light of each LED being modified with a light-guiding element of the type described above, at least the roadway luminance can be obtained for dry and wet road surfaces which according to DIN EN 13201 -2 is required for Me lighting classes Me5 and Me6.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann eine alternative Abdeckplatte mit alternativen Lichtleitelementen eingesetzt werden. Der wesentliche Unterschied besteht darin, dass die konvexen Konturen des vorstehend beschriebenen Lichtleitelementes beim alternativen Lichtleitelement durch Kegelstumpf-Mantelflächen und Kegelmantelflächen ersetzt sind. Die für eine Straßenbeleuchtung gewünschte asymmetrische Leuchtdichtenverteilung kann noch weiter gesteigert werden. Ferner kann ein Flachlinsen-Design realisiert werden, bei dem ansonsten im Modulgehäuse gefangenes LED-Licht im Lichtleitelement in andere nutzbare Richtungen zurückgerichtet wird, womit die Lichtausbeute - gegenüber herkömmlichen Leuchten dieser Art - um bis zu 7 % gesteigert werden kann.According to a further embodiment of the present invention, an alternative cover plate with alternative light-guiding elements can be used. The essential difference is that the convex contours of the light-guiding element described above are replaced in the alternative light-guiding element by truncated cone lateral surfaces and conical lateral surfaces. The asymmetrical luminance distribution desired for street lighting can be increased even further. Furthermore, a flat lens design can be implemented in which the LED light otherwise trapped in the module housing is redirected in other usable directions in the light guide element, which means that the light output can be increased by up to 7% compared to conventional lights of this type.
Das erfindungsgemäße LED-Lechtenmodul hat ein geschlossenes, hermetisch dichtes Modulgehäuse, in dem eine Anzahl LEDs LED-Licht erzeugen kann. Jede leuchtende LED setzt etwa 2/3 der zugeführten elektrischen Energie in Wärme um. Eine übermäßige Erwärmung der LEDs und des Modulgehäuses muss vermieden werden, um die nutzbare Lebensdauer der LEDs nicht zu beeinträchtigen.The LED lamp module according to the invention has a closed, hermetically sealed module housing in which a number of LEDs can generate LED light. Each glowing LED converts about 2/3 of the supplied electrical energy into heat. Excessive heating of the LEDs and the module housing must be avoided in order not to impair the useful life of the LEDs.
Das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul soll über die Rückseite von dessen Metall-Gehäuseplatte am Rückenteil der Straßenleuchte angebracht werden. Vorzugsweise ist an der Rückseite der Metall-Gehäuseplatte einstückig eine Anzahl paarweise angeordneter Flansche angeformt, die je ein Flanschpaar bilden. Bei der Anlage des LED-Leuchtenmoduls am Rückenteil der Straßenleuchte tritt jedes Flanschpaar in eine dort ausgesparte, komplementäre Nut ein, die solche Abmessungen hat, dass ein Pressdruck zwischen deren Nutflanken und den Außenflanken des eintretenden Flanschpaares erzeugt wird. Dieser Pressdruck sorgt für einen besonders guten, unbehinderten Wärmeübergang zwischen Metall-Gehäuseplatte am LED-Leuchtenmodul und dem relativ großen Rückenteil der Straßenleuchte.The LED lamp module according to the invention is to be attached to the rear part of the street lamp via the back of its metal housing plate. Preferably, a number of flanges arranged in pairs are integrally formed on the rear side of the metal housing plate, each flange forming a pair of flanges. When the LED light module is placed on the rear part of the street light, each pair of flanges enters a complementary groove cut out there, which has such dimensions that a pressure is generated between the groove flanks and the outer flanks of the pair of flanges entering. This pressure ensures a particularly good, unhindered heat transfer between the metal housing plate on the LED light module and the relatively large rear part of the street light.
Am erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmodulgehäuse besteht zwischen Metall-Gehäuseplatte und der vorstehend erläuterten Abdeckplatte eine hermetisch dichte Klebeverbindung, die mit Hilfe eines, bei Raumtemperatur aushärtenden 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoffes erzeugt worden ist.On the LED lamp module housing according to the invention, there is a hermetically sealed adhesive connection between the metal housing plate and the cover plate explained above, which has been produced with the aid of a 2-component acrylate adhesive which cures at room temperature.
Vorzugsweise kann hier ein Klebstoff eingesetzt werden, der aus einer Gruppe ausgewählt wird, die umfasst:
- einen ersten Klebstoff aus 10 Vol.-Teilen Methacrylsäuremethylester-A-Komponente und 1 Vol.-Teil Peroxid-B-Komponente; oder
- einen zweiten Klebstoff aus 1 Vol.-Teil Methacrylsäuremethylester-A-Komponente und 1 Vol.-Teil Methacrylsäuremethylester-B-Komponente; oder
- einen dritten Klebstoff aus 1 Vol.-Teil 2-Cyanacrylsäureethylester-A-Komponente und 1 Vol.-Teil Epoxidharz-Komponente.
- a first adhesive of 10 parts by volume methyl methacrylate component A and 1 part by volume peroxide component B; or
- a second adhesive of 1 part by volume methyl methacrylate component A and 1 part by volume methyl methacrylate component B; or
- a third adhesive composed of 1 part by volume 2-cyanoacrylic acid ethyl ester A component and 1 part by volume epoxy resin component.
Der erste Klebstoff wird u.a. von Adchem GmbH, 90530 Wendelstein, DE unter der Handelsbezeichnung ACRALOCK® (ACRALOCK® ist eine eingetragene Marke) vertrieben; erfindungsgemäß wird hier insbesondere das Produkt "ACRALOCK SA 10-05 LV" eingesetzt. Es handelt sich um einen primerlosen Metall-und Kunststoffkleber, der exzellent zum Kleben von Al und Kunstoffen wie PMMA und PC geeignet ist. Die Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation liefert ein vollständig umgesetztes, ausgehärtetes Produkt das keine flüchtigen organischen Komponenten (VOCs) freisetzt. Der ausgehärtete Kleber ist schlagzäh, UV-stabil und zeigt sehr hohe Witterungsbeständigkeit.The first adhesive is sold, among others, by Adchem GmbH, 90530 Wendelstein, DE under the trade name ACRALOCK® ( ACRALOCK® is a registered trademark); according to the invention, the product "ACRALOCK SA 10-05 LV" is used here in particular. It is a primerless metal and plastic adhesive that is excellent for bonding Al and plastics such as PMMA and PC. Peroxide-induced radical polycondensation delivers a fully reacted, cured product that emits no volatile organic compounds (VOCs). The hardened adhesive is impact-resistant, UV-stable and shows very high weather resistance.
Der zweite Klebstoff wird u.a. von Permabond Engineering Adhesives Ltd., Hampshire, UK unter der Handelsbezeichnung Permabond® (Permabond® ist eine eingetragene Marke) vertrieben; erfindungsgemäß werden hier insbesondere die Produkte "Permabond TA4202" (mit geringerer Viskosität und einem maximalen Spaltfüllvermögen bis zu 0,5 mm) oder "Permabond TA4200" (mit höherer Viskosität und einem maximalen Spaltfüllvermögen bis zu 4 mm) eingesetzt. Es handelt sich um ein strukturelles 2-komponentiges 1:1 Acryl Klebstoffsystem auf der Basis von Methacrylsäuremethylester, das ideal zum Verkleben einer Vielzahl von Materialien, einschließlich AI, PMMA und PC geeignet ist; beispielsweise werden Scherfestigkeiten (nach ISO 4587) an unbehandeltem Al von 3 bis 6 N/mm2, an PMMA von 3 bis 4 N/mm2, und an PC von 3 bis 4 N/mm2 erhalten.The second adhesive is marketed inter alia by Permabond Engineering Adhesives Ltd., Hampshire, UK under the trade name Permabond® ( Permabond® is a registered trademark); according to the invention, the products "Permabond TA4202" (with lower viscosity and a maximum gap filling capacity of up to 0.5 mm) or "Permabond TA4200" (with higher viscosity and a maximum gap filling capacity of up to 4 mm) are used here in particular. It is a structural 2-part 1:1 acrylic methyl ester based adhesive system ideal for bonding a wide range of materials including Al, PMMA and PC; For example, shear strengths (according to ISO 4587) of 3 to 6 N/mm 2 are obtained on untreated Al, 3 to 4 N/mm 2 on PMMA and 3 to 4 N/mm 2 on PC.
Beim dritten Klebstoff handelt es sich um eines der von Henkel AG & Co. KGaA, 40191 Düsseldorf, DE vertriebenen LOCTITE® Produkte (LOCTlTE® ist eine eingetragene Marke); erfindungsgemäß werden hier insbesondere die Produkte "LOCTITE HY 4080" und "LOCTITE HY 4090" (mit besonders hoher Endfestigkeit an PC) eingesetzt. Die Klebstoffe zeigen gutes Spaltfüllvermögen und eignen sich auch bei Anwendungen die hohen Temperaturen und/oder hoher Feuchtigkeit ausgesetzt sind.The third adhesive is one of the LOCTITE® products sold by Henkel AG & Co. KGaA, 40191 Düsseldorf, DE ( LOCTITE® is a registered trademark); According to the invention, the products "LOCTITE HY 4080" and "LOCTITE HY 4090" (with a particularly high final strength on PC) are used here in particular. The adhesives show good gap filling properties and are also suitable for applications that are exposed to high temperatures and/or high humidity.
Erfindungsgemäß wird als Klebstoff besonders bevorzugt das Produkt ACRALOCK SA 10-05 LV eingesetzt, weil die Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation ein vollständig umgesetztes ausgehärtetes Produkt liefert, das keine flüchtigen organischen Bestandteile bzw. Komponenten (VOCs) freisetzt.According to the invention, the product ACRALOCK SA 10-05 LV is particularly preferably used as the adhesive because the peroxide-induced free-radical polycondensation yields a fully reacted, cured product that releases no volatile organic constituents or components (VOCs).
Das erfindungsgemäß vorgesehene Leuchtenmodulgehäuse soll eine besonders hohe Langzeitdichtigkeit aufweisen. Zusätzlich zu der Auswahl bestimmter Klebstoffe ist hierfür auch eine bestimmte erfindungsgemäß ausgestaltete Klebefuge im Umfangsbereich von Leichtmetall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte vorgesehen.The lighting module housing provided according to the invention should have a particularly high level of long-term tightness. In addition to the selection of specific adhesives, a specific adhesive joint designed according to the invention is also provided for this purpose in the peripheral area of the light metal housing plate and cover plate.
Vorzugsweise ist zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Klebefuge vorgesehen, dass
- am Plattenrandinnenumfang der Metall-Gehäuseplatte ein zum Plattenboden stufenförmig abfallender umlaufender Sockel einstückig angeformt ist, auf dem eine aufrechte, umlaufende und ununterbrochene Drei-Flansch-Dichtkontur sitzt, die am Sockel einstückig angeformt ist und die aufweist - benachbart und beabstandet zum Plattenrandinnenumfang - einen Außenflansch, einen dazu beabstandeten Mittelflansch und einen dazu beabstandeten Innenflansch; und
- ferner an der Abdeckplatte - benachbart und beabstandet zu deren Seitenwand an deren Innenseite - eine umlaufende und ununterbrochene Drei-Nuten-Dichtzone ausgebildet ist, die eine Außennut, eine Mittelnut und eine Innennut aufweist, und diese Drei-Nuten-Dichtzone komplementär zur Drei-Flansch-Dichtkontur an der Metall-Gehäuseplatte ausgebildet ist; und
- nach Einbringen von flüssigem oder plastischem Klebstoff in die Mittelnut und nach Anlage der Abdeckplatte an der Metall-Gehäuseplatte zwischen Drei-Flansch-Dichtkontur und Drei-Nuten-Dichtzone ein ununterbrochener Spalt gebildet ist, der mit einem ununterbrochenen Klebstoffstrang gefüllt ist.
- on the inner periphery of the plate edge of the metal housing plate, a circumferential base is integrally formed which slopes down in steps towards the plate floor, on which an upright, circumferential and uninterrupted three-flange sealing contour sits, which is integrally formed on the base and which has - adjacent to and at a distance from the inner periphery of the plate edge - an outer flange , a center flange spaced therefrom and an inner flange spaced therefrom; and
- further formed on the cover plate - adjacent and spaced from its side wall on the inside thereof - is a circumferential and uninterrupted three-groove sealing zone having an outer groove, a central groove and an inner groove, and this three-groove sealing zone complementary to the three-flange - the sealing contour is formed on the metal housing plate; and
- After introducing liquid or plastic adhesive into the central groove and after the cover plate has been placed against the metal housing plate, an uninterrupted gap is formed between the three-flange sealing contour and the three-groove sealing zone, which is filled with an uninterrupted strand of adhesive.
Vorzugsweise erstreckt sich dieser Klebstoffstrang ununterbrochen von einem zur Abdeckplattenebene parallelen ersten Klebstoffstrangpegel in der Außennut bis zu einem zweiten, zur Abdeckplattenebene parallelen Klebstoffstrangpegel in der Innennut.This adhesive line preferably extends uninterruptedly from a first adhesive line in the outer groove, which is parallel to the plane of the cover plate, to a second adhesive line in the inner groove, which is parallel to the plane of the cover plate.
Ein je zur Plattenebene paralleler erster und/oder zweiter Klebstoffstrangpegel ist optisch nicht wahrnehmbar, so dass der zur Erzeugung der Klebeverbindung eingebrachte Klebstoff keine sichtbaren Verschmutzungen verursacht. Weil der an den Gehäuseinnenraum angrenzende zweite Klebstoffstrangpegel eine vergleichsweise kleine Querschnittsfläche hat, typischerweise kleiner 1,2 cm2, ist mit einem nennenswerten Austritt von VOCs aus dem polymerisierten und ausgehärteten Klebstoff an dieser Klebstoff-Querschnittsfläche nicht zu rechnen. Andererseits wird zwischen erstem Klebstoffstrangpegel und zweitem Klebstoffstrangpegel ein vergleichsweise langer ununterbrochener Klebstoffstrang gebildet, welcher dem Austritt von Argon aus dem Gehäuseinnenraum und/oder dem Eintritt von Luft und Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in den Gehäuseinnenraum einen unüberwindbaren Widerstand entgegensetzt; es wird eine besonders hohe Langzeitdichtigkeit des Modulgehäuses erhalten.A first and/or second adhesive strand level, each parallel to the plane of the board, cannot be perceived optically, so that the adhesive used to produce the adhesive connection does not cause any visible soiling. Because the second layer of adhesive adjoining the interior of the housing has a comparatively small cross-sectional area, typically less than 1.2 cm 2 , a noteworthy escape of VOCs from the polymerized and cured adhesive at this adhesive cross-sectional area is not to be expected. On the other hand, a comparatively long, uninterrupted line of adhesive is formed between the first adhesive line level and the second adhesive line level, which offers an insurmountable resistance to the escape of argon from the interior of the housing and/or the entry of air and moisture from the external environment into the interior of the housing; a particularly high long-term tightness of the module housing is obtained.
In dem von Metall-Gehäuseplatte, Abdeckplatte und Klebeverbindung begrenzten, hermetisch dichten Gehäuseinnenraum befindet sich eine Platine, auf der eine Anzahl LEDs sitzt. Eine leuchtende LED setzt etwa 2/3 der zugeführten Energie in Wärme um. Andererseits soll die mittlere Betriebstemperatur einer leuchtenden LED etwa 85 °C nicht übersteigen, um deren nutzbare Langzeitbetriebsdauer nicht zu beeinträchtigen. Das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul weist einen vergleichsweise kleinen Gehäuseinnenraum auf. Um trotzdem eine übermäßige Erwärmung der leuchtenden LEDs zu vermeiden, ist erfindungsgemäß vorzugsweise vorgesehen, dass
- Mittelleistungs-LEDs eingesetzt werden, die bei einer
Flußspannung von etwa 2,7 2,9 Volt mit einer maximalenbis etwa Leistungsaufnahme von etwa 3 Watt (W) betrieben werden; und - die Platine solche Abmessungen hat, dass für jede Mittelleistungs-LED wenigstens
eine Platinenfläche von 5bis 9 cm2 zur Verfügung steht.
- medium-power LEDs are used, which are operated at a forward voltage of about 2.7 to about 2.9 volts with a maximum power consumption of about 3 watts (W); and
- the board has dimensions such that at least one board area of 5 to 9 cm 2 is available for each medium-power LED.
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung gut geeignete Mittelleistungs-LEDs (Middle Power LEDs) werden beispielsweise von Samsungs Electronics Co., Ltd., Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-711 KOREA unter der Handelsbezeichnung LM101A vertrieben; solche Mittelleistungs-LEDs aus der LM101A-Serie werden beispielsweise mit Farbtemperaturen von 6500 bis 2700 Kelvin angeboten.Medium power LEDs well suited for the purposes of the present invention are sold, for example, by Samsungs Electronics Co., Ltd., Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-711 KOREA under the trade designation LM101A; such medium-power LEDs from the LM101A series are available with color temperatures of 6500 to 2700 Kelvin, for example.
Sofern die Platine aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, etwa aus der bevorzugt eingesetzten Al-Legierung "6061-T6 Aluminium", und diese Platine gut wärmeleitend an der Metall-Gehäuseplatte anliegt, die ihrerseits gut wärmeleitend an einem aus Leichtmetall bestehenden Leuchtenrücken ausreichender Größe anliegt, kann mit solchen Platinenabmessungen eine gute Abführung der beim Betrieb der LEDs entstehenden Prozesswärme erreicht werden, so dass ohne aufwendiges Wärmemanagement und/oder ohne zusätzliche Kühlungsmaßnahmen auch bei einem stundenlangen Betrieb der LEDs deren Erwärmung auf Temperaturen oberhalb 80 °C sicher vermieden wird. Es kann eine hohe nutzbare Lebensdauer der LEDs von 100.000 Betriebsstunden und mehr erzielt werden; der Betrieb der LEDs bei begrenzter Leistungsaufnahme kleiner/gleich etwa 3 Watt (W) der LEDs erhöht deren Wirkungsgrad, verbessert die Effizienz und verlängert die nutzbare Einsatzdauer der LEDs.Provided that the circuit board is made of a material with good thermal conductivity, such as the aluminum alloy "6061-T6 aluminum" that is preferably used, and this circuit board is in good thermal contact with the metal housing plate, which in turn is in good heat conduction with the light metal back of a lamp of sufficient size , good dissipation of the process heat generated during operation of the LEDs can be achieved with such circuit board dimensions, so that without complex heat management and/or without additional cooling measures, heating of the LEDs to temperatures above 80 °C is reliably avoided even if they are operated for hours. A long service life of the LEDs of 100,000 operating hours and more can be achieved; operating the LEDs with limited power consumption of less than or equal to about 3 watts (W) of the LEDs increases their efficiency, improves efficiency and extends the usable service life of the LEDs.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist innerhalb des Gehäuseinnenraums auf der Bodenplatte der Metall-Gehäuseplatte eine Platine aufgelegt; und zwischen Bodenplatte und Platine ist eine Graphitfolie eingelegt.According to a further advantageous embodiment, a board is placed inside the housing interior on the base plate of the metal housing plate; and a graphite foil is inserted between the base plate and the circuit board.
Eine auf der Platine befestigte LED bildet eine punktförmige Wärmequelle, die typischerweise eine Betriebstemperatur von etwa 85 °C erreichen kann. Von dieser Wärmequelle geht ein Wärmeausbreitungskegel aus. Die zwischen Platine und Bodenplatte eingelegte Graphitfolie spreizt und erweitert diesen Wärmeausbreitungskegel und verbessert so die Wärmeabfuhr von der Licht emittierenden LED über die Metall-Gehäuseplatte zu einem massiven, aus Leichtmetall bestehenden Rücken einer Straßenleuchte.An LED mounted on the circuit board forms a point source of heat that can typically reach an operating temperature of around 85 °C. A heat propagation cone emanates from this heat source. The graphite foil inserted between the circuit board and the base plate spreads and expands this heat propagation cone and thus improves the heat dissipation from the light-emitting LED via the metal housing plate to a solid light metal back of a street lamp.
Wie bereits oben ausgeführt, ist an der Abdeckplatte - benachbart und beabstandet zu deren Seitenwand an deren Innenseite - eine umlaufende und ununterbrochene Drei-Nuten-Dichtzone ausgebildet, die eine Außennut, eine Mittelnut und eine Innennut aufweist.As already stated above, a circumferential and uninterrupted three-groove sealing zone is formed on the cover plate--adjacent to and spaced from the side wall on the inside thereof--which has an outer groove, a central groove and an inner groove.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in die Mittelnut der Drei-Nuten-Dichtzone ein flüssiger oder plastischer Klebstoff eingebracht, nämlich ein bei Raumtemperatur aushärtender 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoff auf Acrylsäureester-Basis, mit dem eine hermetisch dichte Klebeverbindung zwischen Metall-Gehäuseplatte und Abdeckplatte erzeugt wird. Besonders bevorzugt wird als 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoff ein 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoff auf Methacrylsäuremethylester-Basis eingesetzt wird, der durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation ausgehärtet wird.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, a liquid or plastic adhesive is introduced into the central groove of the three-groove sealing zone, namely a room temperature-curing 2-component acrylate adhesive based on acrylic acid ester, with which a hermetically sealed adhesive bond between metal and Housing plate and cover plate is generated. A methyl methacrylate-based 2-component acrylate adhesive, which is cured by peroxide-induced radical polycondensation, is particularly preferably used as the 2-component acrylate adhesive.
Die mit diesem Klebstoff versehene Abdeckplatte wird zur Anlage an der Metall-Gehäuseplatte gebracht, bis eine Abdeckplatten-Seitenwandstirnfläche an einem Sockel an der Metall-Gehäuseplatte anliegt. Vorzugsweise kann diese Anlage durch Ausübung mechanischer Druckkraft auf die Abdeckplatte unterstützt werden, während die Metall-Gehäuseplatte ortsfest festgehalten wird; vorzugsweise kann eine Drucckraft bis zu 100 N ausgeübt werden.The faceplate coated with this adhesive is brought into abutment with the metal case plate until a faceplate sidewall face abuts a socket on the metal case plate. Preferably, this engagement can be assisted by applying mechanical compressive force to the cover plate while holding the metal housing plate in place; a compressive force of up to 100 N can preferably be exerted.
Nach einer solchen Anlage wird zwischen Drei-Flansch-Dichtkontur und Drei-Nuten-Dichtzone ein ununterbrochener Spalt gebildet, der mit einem ununterbrochen Klebstoffstrang gefüllt ist. Vorzugsweise wird eine solche Menge Klebstoff eingebracht, damit sich eine Klebstoffstrang bildet, der sich ununterbrochen von einem zur Plattenebene parallelen ersten Klebstoffstrangpegel in der Außennut bis zu einem zweiten, zur Plattenebene parallelen Klebstoffstrangpegel in der Innennut - je an der Drei-Nuten-Dichtzone - erstreckt.After such a system, an uninterrupted gap is formed between the three-flange sealing contour and the three-groove sealing zone, which gap is filled with an uninterrupted strand of adhesive. Preferably, such an amount of adhesive is introduced so that an adhesive strand is formed which extends uninterruptedly from a first adhesive strand level in the outer groove, parallel to the plane of the panel, to a second adhesive strand level in the inner groove, parallel to the plane of the panel - in each case at the three-groove sealing zone .
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird - nach Erzeugung und Aushärtung der Klebeverbindung am Modulgehäuse des insoweit fertiggestellten LED-Leuchtenmoduls - eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt, wozu der Gasdruck im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses auf einen Wert von 100 mbar oder kleiner abgesenkt wird.According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention - after the production and curing of the adhesive connection on the module housing of the LED lighting module that has been completed to this extent - a leak test is carried out, for which purpose the gas pressure in the housing interior of the module housing is reduced to a value of 100 mbar or less.
Das Nicht-Bestehen dieser Dichtigkeitsprüfung ist ein Ausschlusskriterium; fehlerhafte Modulgehäuse können erkannt und ausgeschieden werden.Failure of this leak test is an exclusion criterion; faulty module housings can be identified and discarded.
Ferner kann das Modulgehäuse vorzugsweise vor und während der Dichtigkeitsprüfung auf eine mäßig hohe Temperatur von etwa 50 bis 80 °C erwärmt werden, und die Druckabsenkung kann eine Zeitlang durchgeführt werden.Further preferably, before and during the leak test, the module case can be heated to a moderately high temperature of about 50 to 80°C, and the depressurization can be performed for a while.
Mit Hilfe einer solchen Behandlung können auch hartnäckig anhaftende VOCs aus dem Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses entfernt werden. Die im Verlauf einer langen Betriebsdauer einer Hochleistungs-LED zu erwartende Farbänderung des emittierten Lichtes sowie eine Abnahme der Lichtleistung kann noch weiter gebremst werden.With the help of such a treatment, stubbornly adhering VOCs can also be removed from the housing interior of the module housing. The color change of the emitted light to be expected over a long period of operation of a high-performance LED and a decrease in the light output can be slowed down even further.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein LED-Leuchtenmodul mit einem solchen Modulgehäuse bereitgestellt werden, das eine Langzeitdichtigkeit aufweist, die gewährleistet, dass nach Durchführung einer 46 Wochen dauernden beschleunigten Alterungsbehandlung, während der das Modulgehäuse stets bei etwa 50 °C sowie pro Tag eine Std. (Stunde) lang unter Umgebungsluftdruck sowie 23 Std. lang unter einem gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar (Millibar) verminderten Luftdruck gehalten wird, die Atmosphäre im Gehäuseinnenraum des Modulgehäuses immer noch zu wenigstens 58 Vol.-% aus Argon aus der ursprünglich eingebrachten 100 %-igen Ar-Befüllung besteht.With the present invention, an LED lighting module can be provided with such a module housing, which has a long-term tightness that ensures that, after an accelerated aging treatment lasting 46 weeks, during which the module housing is always at about 50 °C and one hour per day (hour) under ambient air pressure and for 23 hours under an air pressure reduced by 100 mbar (millibar) compared to the ambient air pressure, the atmosphere in the housing interior of the module housing still consists of at least 58% by volume of argon from the originally introduced 100% -igen Ar filling exists.
Damit können die, weißes Licht erzeugenden LEDs in einem erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmodul auch während einer langen Lebensdauer von wenigstens 20 Jahren unter einer schützenden Atmosphäre betrieben werden.In this way, the LEDs that generate white light in an LED lamp module according to the invention can also be operated under a protective atmosphere over a long service life of at least 20 years.
Nachstehend wird die Erfindung mehr im Einzelnen anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert; die Letzteren zeigen mit:
- Fig. 1
- anhand einer Schrägbilddarstellung eine Straßenleuchte, an der ein erfindungsgemäßes LED-Leuchtenmodul angebracht ist;
- Fig. 2
- anhand einer Schrägbild-Explosionsdarstellung das von der Straßenleuchte getrennte LED-Leuchtenmodul;
- Fig. 3
- anhand einer Schrägbild-Explosionsdarstellung die wesentlichen Bestandteile des LED-Leuchtenmoduls, nämlich Metall-Gehäuseplatte, Platine mit LEDs und transparente Abdeckplatte in je einer Anordnung, in der das an der Straßenleuchte befindliche LED-Leuchtenmodul eine Straßenfläche beleuchten könnte;
- Fig. 4a
- eine Schrägansicht der Rückseite der Metall-Gehäuseplatte;
- Fig. 4b
- eine Schrägansicht der Sichtseite der Metall-Gehäuseplatte;
- Fig. 4c
- eine Schrägansicht der Außenseite der transparenten Abdeckplatte;
- Fig. 4d
- die längs der Schnittlinie B-B aus
Fig. 4c erhaltene Schnittdarstellung; - Fig. 5a
- eine ausschnittsweise, stark vergrößerte Schnittdarstellung einer Drei-Flansch-Dichtkontur im Umfangsbereich der Metall-Gehäuseplatte;
- Fig. 5b
- eine ausschnittweise, stark vergrößerte Schnittdarstellung einer Drei-Nuten-Dichtzone im Umfangsbereich der Abdeckplatte;
- Fig. 5c
- eine ausschnittsweise, stark vergrößerte Schnittdarstellung des Spaltes, der nach Anlage der Abdeckplatte an die Metall-Gehäuseplatte zwischen Drei-Flansch-Dichtkontur und komplementärer Drei-Nuten-Dichtzone verbleibt;
- Fig. 6a
- eine im Verhältnis 1 : 4 vergrößerte Darstellung einer Draufsicht auf ein einzelnes Lichtleitelement;
- Fig. 6b
- die längs der Schnittlinie A-A aus
Fig. 6a erhaltene Schnittdarstellung; - Fig. 6c
- eine Draufsicht auf vier aneinandergrenzende Lichtleitelemente nach
Fig. 6a ; - Fig. 6d
- eine Schrägansicht der Abdeckplatte, an deren Innenseite eine ganze Anzahl aneinandergrenzender Lichtleitelemente einstückig angeformt ist;
- Fig. 7
- in einer Schrägbilddarstellung ein erfindungsgemäßes LED-Leuchtenmodul;
- Fig. 8
- fünf Spektren von, im Innenraum des Modulgehäuses befindlichen Gaszusammensetzungen, die unterschiedliche Anteile an Argon (Ar) enthalten;
- Fig. 9
- fünf Spektren von, im Innenraum des Modulgehäuses befindlichen Gaszusammensetzungen, die an verschiedenen Tagen im Verlauf einer 46-wöchigen beschleunigten Alterungsbehandlung des Modulgehäuses aufgenommen worden sind;
- Fig.10
- anhand einer graphischen Darstellung die - hier unter den genannten Voraussetzungen - zu erwartende Abnahme des Ar-Gehaltes der im Innenraum eines Modulgehäuses enthaltenen Gaszusammensetzung während der zu erwartenden Lebensdauer des LED-Leuchtenmoduls;
- Fig. 16a
- eine alternative Abdeckplatte mit alternativen Lichtleitelementen;
- Fig. 16b
- eine Draufsicht auf ein einzelnes isoliertes alternatives Lichtleitelement, das im Maßstab 1 : 4 vergrößert dargestellt ist;
- Fig. 16c
- ein Schnittbild, das bei einem Schnitt längs der Schnittlinie A - A' am alternativen Lichtelement nach
Fig. 16b erhältlich ist; - Fig. 16d und 16e
- je eine orthogonale Seitenansicht des alternativen Lichtleitelementes nach
Fig. 16b ; und - Fig. 16f
- anhand eines Diagrammes die bei Einsatz der alternativen Abdeckplatte erhältliche unterschiedliche Leuchtdichtenverteilung in einerseits der C0 -
C 180 Richtung und andererseits der C90 - C270 Richtung.
- 1
- a street lamp on which an LED lamp module according to the invention is attached using an oblique representation;
- 2
- using an oblique exploded view, the LED lamp module separated from the street lamp;
- 3
- using an oblique exploded view of the essential components of the LED lamp module, namely metal housing plate, circuit board with LEDs and transparent cover plate, each in an arrangement in which the LED lamp module located on the street lamp could illuminate a street surface;
- Figure 4a
- an oblique view of the back of the metal housing plate;
- Figure 4b
- an oblique view of the visible side of the metal housing plate;
- Figure 4c
- an oblique view of the outside of the transparent cover plate;
- Figure 4d
- those along the cutting line BB
Figure 4c preserved sectional view; - Figure 5a
- a fragmentary, greatly enlarged sectional view of a three-flange sealing contour in the peripheral area of the metal housing plate;
- Figure 5b
- a fragmentary, greatly enlarged sectional view of a three-groove sealing zone in the peripheral area of the cover plate;
- Figure 5c
- a fragmentary, greatly enlarged sectional view of the gap that remains after the cover plate has been attached to the metal housing plate between the three-flange sealing contour and the complementary three-groove sealing zone;
- Figure 6a
- a ratio of 1: 4 enlarged representation of a plan view of a single light guide element;
- Figure 6b
- those along the section line AA
Figure 6a preserved sectional view; - Figure 6c
- a top view of four adjacent light guide elements
Figure 6a ; - Figure 6d
- an oblique view of the cover plate, on the inside of which a whole number of adjacent light-guiding elements are integrally formed;
- 7
- in an oblique representation of an inventive LED lighting module;
- 8
- five spectra of gas compositions inside the module housing that contain different proportions of argon (Ar);
- 9
- five spectra of gas compositions in the interior of the module housing, which were recorded on different days during a 46-week accelerated aging treatment of the module housing;
- Fig.10
- on the basis of a graphic representation of the expected reduction in the Ar content of the gas composition contained in the interior of a module housing—here under the conditions mentioned—during the expected service life of the LED lamp module;
- 16a
- an alternative cover plate with alternative light guide elements;
- Figure 16b
- a plan view of a single isolated alternative light guide, which is shown enlarged at a scale of 1: 4;
- Figure 16c
- a sectional image that follows the alternative light element in a section along the section line A - A'
Figure 16b is available; - Figures 16d and 16e
- according to an orthogonal side view of the alternative light guide element
Figure 16b ; and - 16f
- based on a diagram, the different luminance distribution available when using the alternative cover plate in the C0 -
C 180 direction on the one hand and the C90 - C270 direction on the other.
Das erfindungsgemäße LED-Leuchtenmodul wird vorzugsweise als Licht erzeugendes Element bzw. als Lampe in einer Straßenleuchte eingesetzt. Die Anmelderin hat Straßenleuchten unterschiedlicher Abmessungen entwickelt,
beispielsweise
- eine "kleine Straßenleuchte", die typischerweise in einer Höhe von 4 bis 6 m über der zu beleuchtenden Fläche angeordnet wird, die mit 12 Mittelleistungs-LEDs bestückt ist, und die bei Aufnahme einer elektrischen Leistung von 35 W einen Lichtfluss bis zu etwa 4400 Im liefert; ferner
- eine "mittelgroße Straßenleuchte", die typischerweise in einer Höhe von 6 bis 10 m über der zu beleuchtenden Fläche angeordnet wird, die
mit 36 Mittelleistungs-LEDs bestückt ist, und die bei Aufnahme einer elektrischen Leistung von 100 W einen Lichtfluss bis etwa 12.500 Im liefert; und - eine "große Straßenleuchte", die typischerweise in
einer Höhe von 8 bis 14 m über der zu beleuchtenden Fläche angeordnet wird, diemit 64 Mittelleistungs-LEDs bestückt ist, und die bei Aufnahme einer elektrischen Leistung von 180 W einen Lichtfluss bis zu etwa 22.500 Im liefert.
for example
- a "small street lamp", which is typically arranged at a height of 4 to 6 m above the area to be illuminated, which is fitted with 12 medium-power LEDs and which consumes an electrical power of 35 W and has a luminous flux of up to around 4400 lm supplies; further
- a "medium-sized street light", which is typically placed at a height of 6 to 10 m above the area to be illuminated, which is fitted with 36 medium-power LEDs and which supplies a luminous flux of up to around 12,500 lm while consuming an electrical power of 100 W ; and
- a "large street light", which is typically arranged at a height of 8 to 14 m above the area to be illuminated, which is equipped with 64 medium-power LEDs and which, with an electrical power consumption of 180 W, has a luminous flux of up to around 22,500 lm delivers.
Ohne dass damit eine Beschränkung auf die Anwendung in bestimmten Straßenleuchten mit bestimmten Abmessungen beabsichtigt ist, wird die vorliegende Erfindung nachstehend im Einzelnen mit Bezugnahme auf ein, für eine solche "kleine Straßenleuchte" vorgesehenes, erfindungsgemäßes LED-Leuchtenmodul beschrieben, das eine flache, angenähert rechteckige Gestalt mit einer Länge von etwa 250 mm, mit einer Breite von etwa 220 mm und mit einer Dicke/Höhe von etwa 20 mm hat.Without intending to be limited to use in specific streetlights with specific dimensions, the present invention will be described in detail below with reference to an inventive LED lighting module intended for such a "small streetlight" having a flat, approximately rectangular shape with a length of about 250 mm, with a width of about 220 mm and with a thickness/height of about 20 mm.
Die
Diese Metall-Gehäuse-platte 10 besteht aus einem für Gehäusematerialien geeigneten Leichtmetall oder aus einer Zamak-Legierung, typischerweise aus AI, einer AI-Legierung, oder einer Al-Si-Legierung, kann mit einem Anstrich versehen sein und hat eine im Wesentlichen rechteckige Gestalt. Im Falle des für eine "kleine Straßenleuchte" vorgesehenen Leuchtenmoduls hat diese Metall-Gehäuseplatte 10 eine Länge von etwa 250 mm, eine Breite von etwa 220 mm und eine Dicke/Stärke kleiner 20 mm. An einer Schmalseite sind zwei Bügel 14 und 14' ausgebildet, mit denen die Metall-Gehäuseplatte 10 scharnierartig an dem Serviceteil 4 angelenkt werden kann. Die Metall-Gehäuseplatte 10 hat eine - in der Darstellung nach
Wie insbesondere aus
In jedem Eckenbereich der Metall-Gehäuseplatte 10 ist je eine Bohrung 13 ausgespart, durch die eine Schraube geführt werden kann, mit welcher das LED-Leuchtenmodul 5 über seine Metall-Gehäuseplatte 10 am Rückenteil 3 der Straßenleuchte 1 unter erheblichem Anpressdruck angebracht werden kann; die je zur Anlage kommenden Flächen sollen blank und bloß sein, um einen guten, unbehinderten Wärmeübergang zu ermöglichen.In each corner area of the metal housing plate 10 a
Wie insbesondere aus
Es wird eine Platine 40 vorbereitet, auf der eine Anzahl LEDs 44 befestigt ist. Diese Platine 40 kann aus einer 1,5 mm starken AI-Platte bestehen, auf der sich eine isolierende Beschichtung befindet, auf der die Leiterbahnen einer elektrischen Schaltung aufgebracht sind; im Falle eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls für eine "kleine Straßenleuchte" kann diese Al-Platte beispielsweise Abmessungen von 130 mm x 120 mm haben. Die LEDs sind in mehreren Reihen angeordnet, die parallel zur längeren Seite der Platine ausgerichtet sind. Vorzugsweise werden Mittelleistungs-LEDs eingesetzt, die je mit einer Leistungsaufnahme kleiner/gleich 3 Watt (W) betrieben werden.A printed
Zwischen zwei benachbarten LEDs wird in beiden orthogonalen Flächenrichtungen ein Abstand von wenigstens 20 mm und vorzugsweise ein noch größerer Abstand vorgesehen. Jede LED 44 kann im Fokus eines quaderförmigen Lichtleitelementes angeordnet werden, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise Abmessungen von etwa 20 mm x etwa 25 mm hat und das auf der Platine 40 aufliegt. Ohne aufwendiges Temperaturmanagement kann eine wirksame Abführung der Betriebswärme einer leuchtenden, unter obigen Bedingungen betriebenen Mittelleistungs-LED erzielt werden, wenn jede einzelne LED zu jeder benachbarten LED einen Abstand größer 20 mm einhält, und die Platine 40 solche Abmessungen hat, dass jeder einzelnen LED wenigstens eine Platinenfläche von 5 bis 9 cm2 zur Verfügung steht.A distance of at least 20 mm and preferably an even larger distance is provided between two adjacent LEDs in both orthogonal surface directions. Each
Die zu den LEDs 44 führenden Leiterbahnen sind an Anschlußstücke 45 angeschlossen. Ferner werden auf der Platine 40 Thermosensoren 47 angebracht, die an Kontaktstücke 48 angeschlossen sind.The conductor tracks leading to the
Nach einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden auf der Platine 40 und/oder innerhalb des Gehäuseinnenraums, abgesehen von den vorstehend genannten Komponenten, wie LEDs 44, Thermosensoren 47 und Anschluss- und Kontaktstücke 45, 48 keine weiteren, beim bestimmungsgemäßen Betrieb Wärme erzeugenden elektrischen und/oder elektronischen Komponenten vorgesehen. Vielmehr werden solche Komponenten, einschließlich Transformatoren, Gleichrichter, Treiberschaltungen und dgl. ausschließlich im Serviceteil 4 vorgesehen, das am, aus gut wärmeleitendem Leichtmetall bestehenden Straßenleuchten-Rückenteil 3 befestigt ist.According to an important aspect of the present invention, apart from the components mentioned above, such as
Die so vorbereitete Platine 40 wird innerhalb der Drei-Flansch-Dichtkontur 30 auf dem Plattenboden 22 der Metall-Gehäuseplatte 10 aufgelegt. Zwischen Platine 40 und Plattenboden 22 kann eine Graphitfolie 23 eingelegt werden, um den Wärmeübergang zwischen Platine 40 und Metall-Gehäuseplatte 10 zu verbessern. Mit Hilfe einer Anzahl Schrauben 42, die in, in der Metall-Gehäuseplatte 10 ausgesparte Sackbohrungen einschraubbar sind, wird die Platine 40 dicht und fest an den ebenen Plattenboden 22 angepresst. An die beiden Anschlußstücke 45 wird ein Kabelpaar 46 angeschlossen, über das die auf der Platine 40 sitzenden LEDs mit Strom und Spannung versorgt werden. Die Signale des Thermosensors 47 werden über Leiterbahnen der elektrischen Schaltung dem Kontaktstück 48 zugeführt, an das wiederum ein Leiterbündel 49 angeschlossen ist.The
Diese Leiter 46, 49 müssen fluiddicht aus dem Modulgehäuse 8 herausgeführt bzw. in dieses eingeführt werden. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer in den Plattenboden 22 der Metall-Gehäuseplatte 10 eingesetzten, konisch dichtenden Quetschverschraubung geschehen, oder mit anderen, dem Fachmann geläufigen Dichtungsmitteln, beispielsweise mit Hilfe einer Leiterdurchführung, bei der jeder einzelne Leiter 46 bzw. 49 in einen ausgewählten, an die Leiterisolierung angepassten Werkstoff eingebettet ist. Da im vorliegenden Falle nur eine kleine Anzahl Leiter 46 und 49 fluiddicht in das Modulgehäuse 8 hinein und aus diesem heraus geführt werden müssen, ist eine konisch dichtende Quetschverschraubung als Dichtungsmittel ausreichend. Eine typische konisch dichtende Quetschverschraubung hat ein mit einem Außengewinde versehenes Rohr, das in ein Innengewinde im Plattenboden 22 der Metall-Gehäuse-platte 10 einschraubbar ist und dann mit einer auf das Außengewinde aufgeschraubten Mutter gesichert wird; eine solche Mutter 50 ist in
Benachbart und beabstandet zur Mutter 50 ist am Plattenboden 22 einstückig je ein erster runder Pfosten 52 und ein zweiter runder Pfosten 55 angeformt, dem je ein entsprechendes Gegenstück 53 und 56 an der Rückseite 16 der Metall-Gehäuseplatte 10 zugeordnet ist. Durch jeden Pfosten 52 und 55, sowie durch das jeweilige Gegenstück 53 und 56 und durch den dazwischen befindlichen Plattenabschnitt ist je eine, mit einem Gewinde versehene Bohrung 54 bzw. 57 geführt. Durch die eine Bohrung 54 kann Argon in den Gehäuseinnenraum 9 eingeführt werden, und durch die andere Bohrung 57 kann gleichzeitig das im Gehäuseinnenraum 9 befindliche Gas austreten, während Argon (Ar) eingeführt wird. Die Zusammensetzung des austretenden Gases kann erfasst werden, und die Ar-Einführung kann beendet werden, wenn das austretende Gas nur noch aus Ar besteht. Nachdem der Gehäuseinnenraum 9 mit Ar befüllt worden ist, wird jede Bohrung 54 bzw. 57 druckdicht verschlossen, indem je eine Schraube 58 bzw. 59 in die Gewindebohrung 54 bzw. 57 eingeschraubt wird.Adjacent to and spaced from
In der Metall-Gehäuseplatte 10 ist eine zur Sichtseite 15 hin offene flache Aussparung 20 ausgebildet, in die eine transparente, im Wesentlichen ebene Abdeckplatte 60 eingesetzt wird, deren ebene Ausrichtung bzw. Erstreckung eine damit fluchtende Abdeckplattenebene definiert. Wie bereits oben ausgeführt, besteht diese Abdeckplatte 60 aus einem transparenten Kunststoff, nämlich aus einem weitgehend UV-undurchlässigen oder UV-undurchlässigen PMMA-Material oder aus einem UV-stabilisierten PC-Material. Die Abdeckplatte 60 hat eine rechteckige Gestalt mit längeren Seiten 61 und 61', mit kürzeren Seiten 62 und 62' und mit abgerundeten Eckenbereichen. Die Ausrichtung bzw. Erstreckung der längeren Seiten 61, 61' definiert eine dazu parallele Abdeckplatten-Längsrichtung; die Ausrichtung bzw. Erstreckung der kürzeren Seiten 62, 62' definiert eine dazu parallele Abdeckplatten-Querrichtung. Die längeren Seiten der Platine 40 sind parallel zur Abdeckplatten-Längsrichtung ausgerichtet. Bei bestimmungsgemäßer Anwendung eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls 5 erstreckt sich die Abdeckplatten-Längsrichtung in der Längsrichtung der Straßenleuchte 1, und die Abdeckplatten-Querrichtung erstreckt sich in der Längsrichtung der zu beleuchtenden Straßenfläche.In the
Wie aus
Wenn die Abdeckplatte 60 in die Aussparung 20 an der Gehäuseteilplatte 12 eingesetzt ist, liegt die Seitenwandstirnfläche 66 auf dem Sockel 27 auf, und Abdeckplatte 60 und die Metall-Gehäuseplatte 10 begrenzen gemeinsam einen Gehäuseinnenraum 9, der dank der Aussparung 20 im Modulgehäuse 8 ausgebildet ist. Dieser Gehäuseinnenraum 9 kann mit Hilfe einer bestimmten Abdichtung hermetisch dicht verschlossen werden und anschließend mit Argon befüllt werden. Diese bestimmte Abdichtung umfasst eine, an der Metall-Gehäuseplatte 10 benachbart zu deren Plattenrandabschnitt 25 einstückig angeformte ununterbrochene umlaufende Drei-Flansch-Dichtzone 30 und eine dazu komplementäre an, der Innenseite 62 der Abdeckplatte 60 in deren Umfangsbereich einstückig angeformte, ununterbrochene umlaufende Drei-Nuten-Dichtzone 70.
-
Fig. 5a zeigt in einer erheblich vergrößerten Schnittdarstellung ausschnittsweise die Drei-Nuten-Dichtzone 70 ander Abdeckplatte 60; -
Fig. 5b zeigt in einer erheblich vergrößerten Schnittdarstellung ausschnittsweise die Drei-Flansch-Dichtkontur 30 an der Metall-Gehäuseplatte 12; -
Fig. 5c zeigt Drei-Flansch-Dichtkontur 30 und Drei-Nuten-Dichtzone 70 ineinander gefügt, zusammen mit zusätzlichem dazwischen eingebrachtem Klebstoff, um eine hermetisch dichte Klebeverbindung und Abdichtung zwischen Abdeckplatte 60 und Metall-Gehäuseplatte 10 zu schaffen.
-
Figure 5a shows a significantly enlarged sectional view of a detail of the three-groove sealing zone 70 on thecover plate 60; -
Figure 5b shows a significantly enlarged sectional view of a detail of the three-flange sealing contour 30 on the metal housing plate 12; -
Figure 5c shows three-flange sealing contour 30 and three-groove sealing zone 70 joined together, together with additional adhesive introduced in between, in order to create a hermetically tight adhesive connection and seal betweencover plate 60 andmetal housing plate 10.
Im Ergebnis kann nach Einbringen von Klebstoff in die Mittelnut 74 und Anlage der Abdeckplatte 60 an die Metall-Gehäuseplatte 10 in dem verbleibenden Spalt zwischen Drei-Flansch-Dichtkontur 30 und Drei-Nuten-Dichtzone 70 ein ununterbrochener ausgehärteter Klebstoffstrang 77 gebildet werden, der von einem, zur Plattenebene parallelen Klebstoffstrangpegel 78 in der Außennut 72 bis zu einem, zur Plattenebene parallelen Klebstoffstrangpegel 79 in der Innennut 76 reicht. Ein solch langer Klebstoff-strang 77 stellt dem Austritt von Argon aus dem Gehäuseinnenraum 9 und dem Eintritt von Luft und Feuchtigkeit aus der äußeren Umgebung in den Gehäuseinnenraum 9 einen unüberwindbaren Widerstand entgegen, so dass eine außerordentlich hohe Langzeitdichtigkeit des Modulgehäuses 8 erhalten wird.As a result, after adhesive has been introduced into the
Nach einem wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind in die Abdeckplatte 60 Sekundäroptikelemente integriert und einstückig daran angeformt. Jedes Sekundäroptikelement weist ein an der Innenseite 63 der Abdeckplatte 60 einstückig angeformtes Lichtleitelement 80 auf, dem eine einstückig angeformte, flächengleiche, Wölbung 112 an der Außenseite 64 der Abdeckplatte 60 zugeordnet ist; jeder einzelnen LED 44 auf der Platine 40 ist ein eigenes Lichtleitelement 80 zugeordnet, das dazu dient, das Lichtverteilungsmuster des von der LED abgestrahlten LED-Lichtes zu modifizieren. Jedes Lichtleitelement 80 bildet einen zusätzlichen flachen ebenen, angenähert quaderförmigen Schichtkörper 81, der eine Länge von etwa 25 mm, eine Breite von etwa 20 mm und eine Dicke/Stärke von etwa 3 mm bis etwa 4 mm hat, und der einstückig am Abdeckplattenmaterial anliegt. Mit "etwa" soll hier und an anderer Stelle ein von 10 % kleiner bis 10 % größer reichender Bereich des angegebenen Wertes bezeichnet werden; eine Breite von etwa 20 mm schließt folglich Breiten von 18,0 bis 22,0 mm ein.In accordance with an important aspect of the present invention,
Mit
In dem aus transparentem Material mit einem Brechungsindex deutlich größer als eins bestehendem Schichtkörper 81 ist ein erster Hohlraum 90 und sind zwei zweite Hohlräume 100 und 106 ausgebildet; jeder Hohlraum 90, 100 und 106 ist zur Schichtkörperoberfläche 84 hin offen. Der zentral im Schichtkörper 81 angeordnete erste Hohlraum 90 hat eine glockenförmige Innenkontur 91 mit einer sphärisch und konkav gewölbten gegenüber der Abdeckplattenebene ansteigenden Bodenkontur 92 gegenüber einer ebenen Basis 93, bildet den Fokus 95 des Lichtleitelementes 80 und dient zur Aufnahme einer LED 44. Der größere zweite Hohlraum 100 wird neben einer ebenen Basisfläche 101 von einer, bezüglich des Fokus 95 stark konvex gekrümmten und gegenüber der Abdeckplattenebene schräg gestellten Kontur 103 begrenzt, deren Scheitel 104 auf den Fokus 95 zu gerichtet ist. Der kleinere zweite Hohlraum 106 wird neben einer ebenen Basisfläche 107 von einer, bezüglich des Fokus 95 mäßig konvex gekrümmten und gegenüber der Abdeckplattenebene schräg gestellten Kontur 108 begrenzt, deren Scheitel 109 auf den Fokus 95 zu gerichtet ist. Es ist eine solche Ausgestaltung gewählt, dass an diesen konvex gekrümmten und gegenüber der Abdeckplattenebene schräg gestellten Konturen 103 und 108 eine Totalreflexion von LED-Lichtstrahlen stattfindet, die aus dem Inneren des Schichtkörpers 81 auf die Oberflächen dieser Konturen 103 bzw. 108 treffen. Diese Totalreflexion zwingt einen überwiegenden Teil des LED-Lichtes auf einen Weg, der parallel oder weitgehend parallel zur Lang-Seiten-Richtung des Lichtleitelementes 80 ausgerichtet ist.A
Mit
Mit dem Lichtleitelement 80 wird eine asymmetrische Verteilung, Ausrichtung und Bündelung des LED-Lichtes erreicht.With the light-guiding
Sämtliche am Schichtkörper 81 nicht parallel zur Lang-Seiten-Richtung ausgerichteten Flächen, also die Flächen 86', 86", 88', 88", 93, 103 und 108 sind zusätzlich gegenüber der Abdeckplattenebene ansteigend geneigt ausgerichtet, so dass an diesen Flächen das auftreffende LED-Licht in einer Richtung abgelenkt und reflektiert wird, die senkrecht oder weitgehend senkrecht zur Abdeckplattenebene ausgerichtet ist. Das so gerichtete LED-Licht wird dann an der Abdeckplatten-Außenseite 64 aus dem Modulgehäuse 8 austreten und kann zu Beleuchtungszwecken genutzt werden.All surfaces on the
Die
Jeder einzelnen, auf der Platine 40 befindlichen LED 44 ist wenigstens ein Sekundäroptikelement der oben beschriebenen Art zugeordnet. Mehrere Sekundäroptikelemente dieser Art können isoliert und voneinander beabstandet an der Abdeckplatte 60 ausgebildet sein. Alternativ kann im Falle einer Anzahl Sekundäroptikelemente an einer einzelnen Abdeckplatte 60 auch eine Anordnung gewählt werden, in der sich benachbarte Lichtleitelemente 80 gegenseitig berühren; mit
Die Schrägansicht nach
Die
Mit
Mit
Das einzelne isolierte Lichtleitelement 180 bildet einen flachen Körper 181 mit ebener rechteckiger Grundfläche 182, die in Längsseiten-Richtung eine Seitenlänge von etwa 20 mm hat sowie in Querseiten-Richtung eine Seitenlänge von etwa 25 mm hat. Mit "etwa" soll hier und an derer Stelle ein von 10 % kleiner bis 10 % größer reichender Bereich des angegebenen Wertes bezeichnet werden; eine Seitenlänge von etwa 20 mm schließt folglich Seitenlängen von 18,0 bis 22,0 mm ein. Die Seitenflächen 183 und 184 weisen eine Höhe von etwa 8 mm auf. Wie insbesondere
Die Abdeckplatte 160 und damit auch jedes einzelne Lichtleitleitelement 180 besteht hier aushochwertigem, transparentem Polymethylmethacrylat (PMMA) mit einem Brechungsindex von 1,49. In jedem Lichtleitelementkörper 181 sind drei Hohlräume ausgebildet, nämlich ein erster Hohlraum 190 und zwei zweite Hohlräume 194 und 200 ausgebildet, die sämtlich zur Grundfläche 182 hin offen sind. Der erste, zentral im Lichtleitelementkörper 181 angeordnete Hohlraum 190 bildet den Fokus des Lichtleitelementes 180 und dient zur Aufnahme einer LED 44, die in diesen Hohlraum 190 eintaucht. Am fertigen LED-Leuchtenmodul 5 ist eine Anordnung realisiert, bei welcher die Grundfläche 182 auf der Platine 40 aufliegt, und sich der lichterzeugende LED-Halbleiterchip innerhalb des Lichtleitelementkörpers 181 in dessen erstem Hohlraum 190 befindet. Das Lichtleitelement 180, das in der hier relevanten Fachwelt auch als Linse bezeichnet wird, hat nur eine geringe Höhe von etwa 9 bis 10 mm, weshalb erfindungsgemäß das so genannte "Flachlinsen-Design" (flat-lens design) realisiert ist. Der parallel oder nahezu parallel und nahe zur Grundfläche 182 austretende horizontale LED-Lichtanteil macht etwa 10 % des gesamten LED-Lichtes aus und würde vom Leuchtenmodu-gehäuse absorbiert werden. Beim Flachlinsen-Design werden im Lichtleitelement besondere Hohlräume vorgesehen, an deren Grenzflächen eine Totalreflexion des horizontalen LED-Lichtes stattfinden kann, so dass dieser Lichtanteil aus der horizontalen Richtung wieder zurück in die funktionale Richtung gezwungen wird. Am Lichtleitelement 180 bilden die zweiten Hohlräume 194 und 200 solche zurückrichtenden Hohlräume.The
Der erste, innerhalb des Lichtleitelementkörpers 181 ausgebildete, Hohlraum 190 wird begrenzt von
- einer großen ebenen Teilkreisfläche 191, die an einem Kreis mit einem Krümmungsradius von etwa 20 mm einen Winkelbereich von etwa 120° abdeckt, und die senkrecht zur Grundfläche 182 ausgerichtet ist;
- einer kleinen ebenen Teilkreisfläche 192, die an einem Kreis mit einem KrümmungsRadius von etwa 10 mm einen Winkelbereich von etwa 120° abdeckt, und die parallel zur großen Teilkreisfläche 191 aus gerichtet und in einem Abstand von etwa 5 mm zu dieser angeordnet ist; und
- von einer anteiligen Kegelstumpfmantelfläche 193, die den Teilkreisumfang der großen Teilkreisfläche 191 mit dem Teilkreisumfang der kleinen Teilkreisfläche 192 verbindet.
- a large flat
pitch circle surface 191 which covers an angular range of approximately 120° on a circle with a radius of curvature of approximately 20 mm and which is oriented perpendicularly to thebase surface 182; - a small flat
pitch circle surface 192, which covers an angular range of about 120° on a circle with a radius of curvature of about 10 mm, and which is oriented parallel to the largepitch circle surface 191 and is arranged at a distance of about 5 mm therefrom; and - by a proportionate
truncated cone surface 193, which connects the pitch circle circumference of the largepitch circle surface 191 with the pitch circle circumference of the smallpitch circle surface 192.
Benachbart zur kleinen Teilkreisfläche 192 ist innerhalb des Lichtleitelementkörpers 181 ein zweiter Hohlraum ausgebildet, der hier als großer zurückrichtender Hohlraum 194 bezeichnet wird; weiterhin ist benachbart zur großenTeilkreisfläche 191 innerhalb des Lichtleitelementkörpers 181 ein weiterer zweiter Hohlraum ausgebildet, der hier als kleiner zurückrichtender Hohlraum 200 bezeichnet wirdAdjacent the
Der große zurückrichtende Hohlraum 194 ist begrenzt
von einer Teilkreisfläche 195, die an einem Kreis mit einem Krümmungsradius von etwa 9 mm einen Winkelbereich von etwa 130° abdeckt, und die parallel und beabstandet zur großen Teilkreisfläche 193 angeordnet ist; und- von einer anteiligen großen Kegelmantelfläche 196, die an einem Teilkreisumfang der
Teilkreisfläche 195 ansetzt und in einer erstenKegelspitze 197 zusammengeführt ist und endet, die sich ander Grundfläche 182 befindet und dort nur einige wenige Bruchteile eines Millimeters von der kleinen Teilkreisfläche 192 des ersten Hohlraums 190 entfernt ist.
- a
pitch circle surface 195, which covers an angular range of about 130° on a circle with a radius of curvature of about 9 mm, and which is arranged parallel to and spaced from the largepitch circle surface 193; and - of a proportional
large cone surface 196, which is attached to a pitch circle circumference of thepitch circle surface 195 and is brought together and ends in afirst cone tip 197, which is located on thebase 182 and there only a few a few fractions of a millimeter from thesmall pitch surface 192 of thefirst cavity 190.
Der kleine zurückrichtende Hohlraum 200 ist begrenzt
von einer Teilkreisfläche 201, die an einem Kreis mit einem Krümmungsradius von etwa 9 mm einen Winkelbereich von etwa 130° abdeckt, und die parallel und beabstandet zur großen Teilkreisfläche 191 angeordnet ist; und- von einer anteiligen kleinen Kegelmantelfläche 202, die an einem Teilkreisumfang der
Teilkreisfläche 201 ansetzt und in einer zweitenKegelspitze 203 zusammengeführt ist und endet, die sich ander Grundfläche 182 befindet und dort nur einige wenige Bruchteile eines Millimeters von der großen Teilkreisfläche 191 des ersten Hohlraums 190 entfernt ist.
- a
pitch circle surface 201, which covers an angular range of about 130° on a circle with a radius of curvature of about 9 mm, and which is arranged parallel to and spaced from the largepitch circle surface 191; and - of a proportionately small
lateral cone surface 202, which starts at a pitch circle circumference of thepitch circle surface 201 and is brought together and ends in asecond cone tip 203, which is located on thebase surface 182 and there only a few fractions of a millimeter from the largepitch circle surface 191 of thefirst cavity 190 is removed.
Der Abstand zwischen der Teilkreisfläche 201 an einem Lichtleitelement 180 zur benachbarten Teilkreisfläche 195 am benachbarten Lichtleitelement 180 beträgt etwa 3 mm.The distance between the partial
Jedes Lichtleitelement 180 sowie die darin ausgebildeten Hohlräume 190, 194 und 200 ist symmetrisch zu einer Längsmittelebene ausgebildet, die mit der Schnittlinie A - A' fluchtend parallel zur Längsseitenrichtung ausgerichtet ist.Each light-conducting
Weil sich jede Kegelspitze 197 und 202 an der Grundfläche 182 befindet, steigt die angrenzende anteilige Kegelmantelfläche 196 bzw. 201 schräg in Längsseiten-Richtung an, bis sie den Teilkreisumfang am jeweiligen Teilkreis 195 bzw. 201 erreicht hat. An diesen ansteigenden Kegelmantelflächen 196 und 202 kann eine Totalreflexion von LED-Licht stattfinden, das auf seinem Weg durch das Lichtleitmaterial auf diese Kegelmantelflächen trifft.Because each
Das LED-Licht trifft unter einem Einfallswinkel auf die Kegelmantelfläche, die hier eine Grenzfläche zwischen Luft und PMMA oder PC bildet. PMMA hat einen Brechungsindex von 1,49, und PC hat einen Brechungsindex von 1,585. Abhängig von diesem Brechungsindex gibt es einen materialspezifischen Grenzwinkel, der für PMMA 42,17° und für PC 39,13° beträgt. Ist der Einfallswinkel, unter dem das LED-Licht aif die Kegelmantelfläche trifft, größer als dieser Grenzwinkel, dann findet an der Kegelmantelfläche eine Totalreflexion des auftreffenden LED-Lichtes statt. Das so reflektierte LED-Licht wird schließlich an der Lichtleitelement-Deckfläche 185 aus dem Lichtleitelement 180 austreten. Mit Hilfe dieser Totalreflexion kann zur Platinenebene paralleles oder weitgehend paralleles LED-licht, das auch als "horizontales LED-Streulicht" bezeichnet wird, zurückgerichtet und in eine Richtung gezwungen werden, in der es aus dem LED-Leuchtenmodul 5 austreten und zu Beleuchtungszwecken genutzt werden kann.The LED light hits the surface of the cone at an angle of incidence, which here forms an interface between air and PMMA or PC. PMMA has a refractive index of 1.49 and PC has a refractive index of 1.585. Depending on this refractive index, there is a material-specific critical angle, which is 42.17° for PMMA and for PC is 39.13°. If the angle of incidence at which the LED light hits the cone surface is greater than this critical angle, then total reflection of the incident LED light takes place on the cone surface. The LED light reflected in this way will finally emerge from the light-guiding
Es besteht der Wunsch, die Gesamt-Höhe des LED-Leuchtenmoduls 5 möglichst klein, einschließlich der Flansche am Rückenteil typischerweise kleiner als 30 mm, und bei der hier betrachteten mittelgroßen Straßenleuchte kleiner als 25 mm zu halten.Bei dem dazu erforderlichen Flachlinsen-Design, macht der Anteil an horizontalem LED-licht bis zu 10% des gesamten LED-Lichts aus. Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen zurückrichtenden Hohlräume 194 und 200 innerhalb des alternativen Lichtleitelementes 180 kann bis zu 70 % dieses horizontalen LED-Streulichtes zurückgerichtet, somit gerettet und zusätzlich für die Straßenbeleuchtung genutzt werden. Damit kann die Lichtausbeute eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls um bis zu 7 % gesteigert werden.There is a desire to keep the overall height of the
Ein alternatives LED-Leuchtenmodul 5' kann mit einer alternativen Abdeckplatte 160 versehen sein, die eine Leuchtenmodul-Längsrichtung und eine dazu orthogonale Leuchtenmodul-Querrichtung hat, und an der in sieben Zeilen und fünf Reihen insgesamt 35 vorstehend beschriebene alternative Lichtleitelemente 180 ausgebildet sind; und
sämtliche ebenen Teilkreisflächen 191, 192, 195 und 201 dieser Lichtleitelemente 180 parallel zur Leuchtenmodul-Querrichtung ausgerichtet sind. Das LED-Licht soll hauptsächlich in Querseitenrichtung aus jedem Lichtleitelement 180 austreten, um auf der beleuchteten Fläche eine asymmetrische Verteilung der Beleuchtungsstärke zu erzielen.An alternative LED lamp module 5' can be provided with an
all flat partial
Eine, mit einem solchen alternativen LED-Leuchtenmodul 5' ausgerüstete Leuchte zur Straßenbeleuchtung wird typischerweise so angeordnet, dass Lichleitelement-Längsrichtung, die Abdeckplatten-Längsrichtung und damit auch die Leuchtenmodul-Längsrichtung senkrecht zur Fahrtrichtung der zu beleuchtenden Straße ausgerichtet ist. Mit dem hier beschriebenen alternativen LED-Leuchtenmodul 5' wurden nachstehende Ergebnisse erhalten:
Das Lichtleitelement 180 besteht aus PMMA, mit einem Brechungsindex von 1,49; die Oberflächen der Hohlräume 190, 194 und 200 sind fein bearbeitet und weisen hohe Glätte auf (raue Oberflächen würden das Licht in unterschiedliche Richtungen streuen). An den, die zurückrichtenden Hohlräume 194 und 200 begrenzenden Kegelmantelflächen 196 und 202 kann eine Totalreflexion von LED-Licht stattfinden, das auf seinem Weg durch das Lichtleitelement-Material auf diese Kegelmantelfläche trifft, wenn dessen Einfallswinkel größer als der Grenzwinkel 42,17° ist.A street lighting lamp equipped with such an alternative LED lamp module 5' is typically arranged in such a way that the longitudinal direction of the light guide element, the longitudinal direction of the cover plate and thus also the longitudinal direction of the lamp module are aligned perpendicular to the direction of travel of the road to be illuminated. The following results were obtained with the alternative LED lighting module 5' described here:
The
Für nachstehende Messungen ist ein erfindungsgemäßes LED-Leuchtenmodul eingesetzt worden, das 24 LEDs enthält, (Licht-Wattleistung 72 W), denen je ein alternatives Lichtleitelement 180 zugeordnet ist, das einen Lichtfluss von etwa 8750 Im liefert und das an einer Straßenleuchte befestigt ist, die ihrerseits an einem Peitschenmast in einer Höhe von 10 m über der Fahrbahn angebracht ist. Mit dieser Straßenleuchte soll eine typische Straße beleuchtet werden, die eine Fahrbahnbreite von 6 m (zwei Fahrtrichtungen) hat, an die sich je eine 2,5 m breite Parkzone und ein 2,4 m breiter Fußweg anschließen. Mit dem üblichen Mess- und Auswerteverfahren wird die Beleuchtungsstärke auf einer kreisförmigen ebenen Fläche bei einer Anzahl Messpunkte bestimmt, die mit ihren Polarkoordinaten bezeichnet sind. Für die Ebene C0 - C180 (Fahrbahnmitte und parallel zur Fahrbahnrichtung) und für die Ebene C90 - C270 sind die so erhaltenen Ergebnisse mit
Fahrbahn, ausgewählte Beleuchtungklasse ME4a, gemessen an einem Gitter mit 14 × 6 Messpunkten:
Parkzone 1, Länge 40 m, Breite 2,5 m, ausgewählte Beleuchtungsklasse CE5, gemessen an einem Gitter mit 14 × 3 Messpunkten
Fußweg 1, Länge 40 m, Breite 2,4 m, ausgewählte Beleuchtungsklasse S5, gemessen an einem Gitter mit 14 × 6 Messpunkten:
Road, selected lighting class ME4a, measured on a grid with 14 × 6 measuring points:
Parking zone 1, length 40 m, width 2.5 m, selected lighting class CE5, measured on a grid with 14 × 3 measuring points
Footpath 1, length 40 m, width 2.4 m, selected lighting class S5, measured on a grid with 14 × 6 measuring points:
Zwischen der Metall-Gehäuseplatte 10 und der transparenten Abdeckplatte 60 wird eine hermetisch dichte Klebeverbindung mit einem Klebstoff erzeugt, bei dem sowohl während der Reaktion der beiden Klebstoffkomponenten wie später im ausgehärteten Zustand die Gefahr einer Freisetzung, Ausgasung oder Ausdünstung von nicht-kompatiblen flüchtigen, organischen Verbindungen, sogenannten VOCs, minimal ist. Bekanntlich sind hier die häufig eingesetzten einfachen 1K-Cyanoacrylat-Kleber, wie etwa "Superglue", weniger geeignet. Erfindungsgemäß wird hier ein ausgewählter, bei Raumtemperatur aushärtender 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoff eingesetzt, bei dem diese Gefahr minimal ist.A hermetically sealed adhesive bond is created between the
Erfindungsgemäß wird die hermetisch dichte Klebeverbindung zwischen Abdeckplatte 60 und Metall-Gehäuseplatte 10 insbesondere und besonders bevorzugt mit Hilfe eines 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoffes auf Methacrylsäuremethylester-Basis erzeugt, der durch Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation ausgehärtet wird. Die Peroxid-induzierte radikalische Polykondensation liefert ein vollständig umgesetztes, ausgehärtetes Produkt, das keine flüchtigen organischen Bestandteile bzw. Komponenten (VOCs) freisetzt. Typischerweise wird auf zehn Vol.-Teile Methacrylsäuremethylester-A-Komponente ein Vol.-Teil Peroxid-B-Komponente eingesetzt.According to the invention, the hermetically sealed adhesive connection between
Nach etwa 4 bis 10 min langem Vermischen der beiden Komponenten A und B (Topfzeit) ist der Klebstoff einsatzbereit. Das Vermischen und Aufbringen kann bei Raumtemperatur (ca. 25 °C) durchgeführt werden. Das Vermischen und Aufbringen kann mit Hilfe eines transportablen Applikators erfolgen, der umfasst:
- je eine Kartusche für die Komponente A (400 ml) und die Komponente B (50 ml);
- einen Statikmischer und
- eine, an eine Druckluftquelle angeschlossene 2-Komponenten-Pistole.
- one cartridge each for component A (400 ml) and component B (50 ml);
- a static mixer and
- a 2-component gun connected to a source of compressed air.
Mit Hilfe der 2-Komponenten-Pistole wird das vorbereitete Klebstoffgemisch in die Mittelnut 74 der Drei-Nuten-Dichtzone 70 an der Abdeckplatte 60 eingebracht. Das Klebstoffgemisch haftet an den Nutflächen. Die mit Klebstoffgemisch versehene Abdeckplatte 60 wird umgehend so auf die Metall-Gehäuseplatte 10 aufgesetzt, dass deren Drei-Flansch-Dichtkontur 30 in die Drei-Nuten-Dichtzone 70 an der Abdeckplatte 60 eindringt. Anschließend kann - bei festgehaltener Gehäuseplatte 10 - eine erhebliche Druckkraft, beispielsweise bis zu 100 N auf die Abdeckplatte 60 ausgeübt werden, um deren finale Anordnung an der Gehäuseplatte 10 zu erreichen.The prepared adhesive mixture is introduced into the
In die Mittelnut 74 wird eine solche Menge 2-Komponenten-Acrylat-Klebstoff eingebracht, damit das eingebrachte Klebstoffgemisch einen ununterbrochenen Klebstoffstrang 77 bilden kann, der von einem ersten Klebstoffstrangpegel 78 in der Außennut 72 bis zu einem zweiten Klebstoffstrangpegel 79 in der Innennut 76 reicht. Anschließend lässt man die gesamte Anordnung wenigstens 12 Stunden lang ruhen, um eine für die weitere Bearbeitung ausreichende Festigkeit der Klebeverbindung zu erreichen. Danach kann das so erhaltene LED-Leuchtenmodul 5 einer weiteren Bearbeitung zugeführt werden.A quantity of 2-component acrylate adhesive is introduced into the
Als nächster Arbeitsschritt wird an dem soweit fertiggestellten LED-Leuchtenmodul 5 eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt. Wie oben ausgeführt, ist am Plattenboden 22 der Metall-Gehäuseplatte 10 einstückig je ein erster runder Pfosten 52 und ein zweiter runder Pfosten 55 angeformt, dem je ein entsprechendes Gegenstück 53 und 56 an der Rückseite 16 des Gehäuseplatte 10 zugeordnet ist; durch jeden Pfosten 52 und 55, sowie durch das jeweilige Gegenstück 53 und 56 und durch den dazwischen befindlichen Plattenabschnitt ist je eine, mit einem Innengewinde versehene Bohrung 54 bzw. 57 geführt. An die eine Bohrung 54 wird ein Luftdruck-Messgerät angeschlossen. An die andere Bohrung 57 wird eine Saugpumpe angeschlossen, mit welcher der Luftdruck im Innenraum 9 des Modulgehäuses 8 auf einen Wert von 100 Millibar (mbar) oder weniger abgesenkt wird. Vorzugsweise wird das LED-Leuchtenmodul 5 vor dieser Unterdruckbehandlung auf erhöhte Temperatur erwärmt, beispielsweise auf etwa 50 bis 80 °C, und die Beaufschlagung mit Unterdruck wird fortlaufend wenigstens 20 min lang bei dieser erhöhten Temperatur durchgeführt. Mit dieser besonderen Unterdruckbehandlung können auch hartnäckig anhaftende VOCs weitgehend aus dem Innenraum 9 des Modulgehäuses 8 entfernt werden. Die Verbindung zur Saugpumpe wird unterbrochen, und diese Bohrung wird druckdicht verschlossen. Anschließend wird mit Hilfe des an die andere Bohrung 57 angeschlossenen Luftdruck-Messgerätes geprüft, ob der im Innenraum 9 eingestellte Unterdruck wenigstens 30 sec lang konstant erhalten bleibt. Ein merklicher Druckabfall innerhalb dieser Zeitspanne wäre ein Ausschlusskriterium. Ein bei dieser Unterdruckprüfung für gut befundenes LED-Leuchtenmodul wird dem nächsten Arbeitsschritt zugeführt.As the next step, a leak test is carried out on the
Im Verlauf dieses Arbeitsschrittes wird der Leuchtenmodul-Innenraum 9 mit Argon (Ar) befüllt. Vorzugsweise wird Ar eingesetzt, das eine Reinheit größer 99,99 %, beispielsweise eine Reinheit von 99,996 % aufweist. Derartiges Ar kann aus handelsüblichen Druckgasflaschen bereitgestellt werden. Geeignete Ar-Druckgasflaschen können beispielsweise von KRAISS & FRIZ, 70190 Stuttgart, Deutschland bezogen werden. Eine, einem Gasdruckminderungsventil nachgeschaltete Sonde wird an die eine Bohrung 54 angeschlossen, um Ar in den Leuchtenmodul-Innenraum 9 einzubringen. An die andere Bohrung 57 wird ein Gasanalysator angeschlossen, der die Zusammensetzung des aus dem Leuchtenmodul-Innenraum 9 austretenden Gases analysiert. Gut geeignet ist hierfür ein von Helantec GmbH, 76646 Bruchsal, Deutschland unter der Handelsbezeichnung GAS FILLING STATION "MINI" vertriebener Gasanalysator. Mit diesem Gerät kann die Zusammensetzung des austretenden Gases mit einer Genauigkeit größer 2 % bestimmt werden. Nachdem der Gasanalysator anzeigt, dass das austretende Gas zu 100 % aus Ar besteht, wird der Gasaustausch beendet, und die beiden Bohrungen 54 und 57 werden druckdicht mit Hilfe der Schrauben 58 bzw. 58' verschlossen. Hierzu kann je eine, mit einem Teflonband umwickelte Schraube 58 bzw. 58' in die zugeordnete Bohrung 54 bzw. 57 eingeschraubt und dort gesichert werden. Das so mit der gewünschten Ar-Gasfüllung befüllte LED-Leuchtenmodul wird dem nächsten Arbeitsschritt zugeführt.In the course of this step, the
In diesem abschließenden Arbeitsschritt wird die Funktion der Elektronik und die von den LEDs bewirkte Lichterzeugung sowie die angestrebte Lichtausbreitung geprüft. Sofern das geprüfte LED-Leuchtenmodul sämtliche vorgegebenen Anforderungen erfüllt, wird ein mit Artikelnummer und Prüfzeitpunkt versehenes Prüfzertifikat ausgegeben und an dem geprüften LED-Leuchtenmodul angeheftet.In this final work step, the function of the electronics and the light generation caused by the LEDs as well as the desired light propagation are checked. If the tested LED lighting module meets all specified requirements, a test certificate with the item number and the time of testing is issued and attached to the tested LED lighting module.
Der Zwischenraum zwischen den beiden Scheiben einer Doppelscheiben-Fensteranordnung wird häufig mit Argon oder Krypton gefüllt, um die Wärmeisolierung solcher Fensteranordnungen zu verbessern. Erfahrungsgemäß entweicht Argon aus solchen Fensteranordnungen dreimal schneller oder noch schneller, als Stickstoff und Sauerstoff aus der Umgebungsluft wieder in den geschlossenen Raum zwischen den beiden Scheiben eintreten. Über die Länge der Zeit wird in diesem geschlossenen Raum ein Unterdruck aufgebaut, der bis zur Implosion führen kann. Es besteht deshalb ein Bedarf, den Argongehalt in solchen geschlossenen Doppelscheiben-Fensteranordnungen zu bestimmen, ohne die Anordnung zu zerstören und/oder Gas aus dem geschlossenen Raum zu entnehmen und zu analysieren. Die Autoren
Wie vorstehend beschrieben, werden drei identische Modulgehäuse I, II und III gefertigt und bereitgestellt. In jedem Modulgehäuse I, II und III wird auf dem Plattenbodenvon deren Metall-Gehäuseplatte eine Halterung befestigt, die zwei Elektroden so hält, dass nach Anlegen einer Gleichspannung zwischen 2 und 5 kV zwischen den Elektroden ein Lichtbogen zündet und betrieben werden kann. Spannung und Strom werden über ein mehradriges Kabel zugeführt, das mit Hilfe einer üblichen, konisch dichtenden Quetschverschraubung gegenüber dem Gehäuse abgedichtet ist. An jedem Modulgehäuse I, II und III ist auf deren transparenter Deckenplatte der Sensor eines Spektrometers anbringbar, das nach Zünden des Lichtbogens die in der jeweiligen Gasatmosphäre gebildete Strahlung erfasst, auswertet und ein entsprechendes Spektrum ausdruckt und abspeichert.As described above, three identical module housings I, II and III are manufactured and provided. In each module housing I, II and III, a bracket is attached to the base of the metal housing plate, which holds two electrodes in such a way that when a DC voltage of between 2 and 5 kV is applied between the electrodes, an arc is ignited and can be operated. Voltage and current are supplied via a multi-core cable which is sealed to the housing with the aid of a standard, conically sealing compression fitting. The sensor of a spectrometer can be attached to the transparent cover plate of each module housing I, II and III Detects and evaluates the radiation formed in the gas atmosphere and prints out and saves a corresponding spectrum.
Gut geeignet ist hier ein von Medialas Electronics GmbH, 72336 Balingen, DE unter der Handelsbezeichnung "Spectrometer USP-1" vertriebenes Spektrometer, das einen Messbereich von 200 bis 1200 nm hat. Der Innenraum der Modulgehäuse I und II wird mit 100 %-igem Ar befüllt. Der Innenraum des Modulgehäuses III wird zu Kalibrierzwecken mit unterschiedlichen Gaszusammensetzungen befüllt, und davon werden Vergleichsspektren erzeugt; im Einzelnen werden nachstehende Gaszusammensetzungen vermessen: 100 % Ar, 90 % Ar + 10 % Luft, 80 % Ar + 20 % Luft bis ... 10 % Ar und 90 % Luft und 100 % Luft. In
Der eigentliche Versuch hat im Januar 2017 begonnen und wurde im November 2017 beendet. Während dieser Zeitspanne wird das mit 100 % Ar befüllte Modulgehäuse I konstant bei 25 °C und unter dem Umgebungsluftdruck gehalten. Wenigstens einmal pro Woche wird der Lichtbogen gezündet und ein Spektrum der aktuellen Gaszusammensetzung gefertigt und abgespeichert. Dies wird als Referenzbehandlung für übliche Alterung unter Umgebungsbedingungen angesehen.The actual experiment started in January 2017 and ended in November 2017. During this period of time, the module housing I, which is filled with 100% Ar, is kept at a constant temperature of 25 °C and below the ambient air pressure. The arc is ignited at least once a week and a spectrum of the current gas composition is produced and saved. This is considered a reference treatment for typical aging under ambient conditions.
Ferner wird ein Trockenofen bereitgestellt, in dem eine verschließbare Druckkammer eingerichtet ist. Das mit 100 % Ar befüllte Modulgehäuse II wird in diese Druckkammer gelegt und darin pro Tag 23 Stunden lang bei 50 °C und unter einem Luftdruck gehalten, der gegenüber dem Umgebungsluftdruck um 100 mbar (Millibar) reduziert ist. Während der 24. Stunde wird die Druckkammer geöffnet, das Modulgehäuse II wird dem Umgebungsluftdruck ausgesetzt, der Lichtbogen wird gezündet, und es wird ein Spektrum der aktuellen Gaszusammensetzung gefertigt und abgespeichert. Diese Art der Behandlung wird als beschleunigte Alterungsbehandlung gewertet.Furthermore, a drying oven is provided in which a closable pressure chamber is set up. The module housing II filled with 100% Ar is placed in this pressure chamber and kept there for 23 hours per day at 50 °C and under an air pressure that is reduced by 100 mbar (millibar) compared to the ambient air pressure. During the 24th hour, the pressure chamber is opened, the module housing II is exposed to the ambient air pressure, the arc is ignited and a spectrum of the current gas composition is produced and saved. This type of treatment is classified as an accelerated aging treatment.
Es wird festgestellt, dass nach Ablauf von einer Woche beschleunigter Alterungsbehandlung die im Modulgehäuse II entstandene Gaszusammensetzung ein Spektrum liefert, das mit demjenigen Spektrum übereinstimmt, das von der Gaszusammensetzung im Modulgehäuse I nach Ablauf von 23 Wochen üblicher Alterung unter Umgebungsbedingungen erhalten wird. Daraus wird geschlossen, dass der beschleunigten Alterungsbehandlung unter den hier ausgeübten Bedingungen ein "Beschleunigungsfaktor" von 23 zukommt. Folglich sollte nach Ablauf von 46 Wochen beschleunigter Alterungsbehandlung das im Modulgehäuse II gebildete Gasgemisch eine Zusammensetzung aufweisen, die nach üblicher Alterung unter Umgebungsbedingungen erst nach Ablauf von 1058 Wochen erhalten wird; das ist ein Zeitraum von 20,7 Jahren. Ein Vergleich mit einem Vergleichsspektrum bestätigt, dass die nach Ablauf von 46 Wochen beschleunigter Alterungsbehandlung im Modulgehäuse II gebildete Gaszusammensetzung immer noch wenigstens 58 % des ursprünglich eingefüllten Argon (Ar) enthält. Die
Die so erhaltenen Versuchsergebnisse lassen erwarten, dass der Argongehalt innerhalb der Atmosphäre in einem bestimmten, wie beschrieben gefertigten Modulgehäuse im Verlauf von 20 Jahren unter üblichen Umgebungsbedingungen entsprechend der in
Jedenfalls bekräftigt obiger Versuch die Erwartung, dass im erfindungsgemäß gefertigten Modulgehäuse eines erfindungsgemäßen LED-Leuchtenmoduls die darin vorgesehenen, weißes Licht erzeugenden LEDs während einer Lebensdauer von wenigsten 20 Jahren unter einer schützenden Atmosphäre betreibbar sind.In any case, the above test confirms the expectation that the LEDs in the module housing manufactured according to the invention of an LED lighting module according to the invention and producing white light can be operated under a protective atmosphere for a service life of at least 20 years.
Claims (21)
- LED lighting module (5)comprising a two-part module housing (8)consisting of a metal housing plate (10) and of a transparent cover plate (60, 160), wherein a circumferential side wall (65) is integrally formed on each of the metal housing plate (10) and/or on the cover plate (60, 160), such that the metal housing plate (10), one side wall (65) or both side walls and the cover plate (60, 160) together delimit a hermetically sealed housing interior (9), in which a circuit board (40) is provided, on which a number of spaced-apart LEDs (40) are seated; andeach individual LED (44) is assigned a secondary optical element, which captures the LED light generated by a given LED (44) and directs and focuses this LED light in accordance to a predetermined lighting purpose,wherein- the metal housing plate (10) consists of a light metal suitable for housing or of a Zamak alloy;- the cover plate (60, 160) consists of a largely UV-impermeable or of a UV-impermeable PMMA material or of a UV-stabilized PC material;- each secondary optical element has a light-guiding element (80) or an alternative light-guiding element (180) consisting of the cover plate material and integrally formed with the cover plate (60, 160); and- a hermetically sealed bond is provided between the metal housing plate (10) and the cover plate (60, 160)characterized in that- each light-guiding element (80, 180) is integrally formed with the cover plate (60, 160) at the inner side (63) thereof adjacent to the printed circuit board (40);- the hermetically sealed bond between the metal housing plate (10) and the cover plate (60, 160) is an adhesive means bond obtained with the aid of a two-component acrylate adhesive curable at room temperature;- an argon-containing atmosphere prevails inside the housing interior (9); and- the module housing (8) has such a long-term tightness, which ensures that after performing a 46 weeks lasting accelerated ageing treatment, during which the LED lighting module (5) is always kept at approximately 50°C and is further kept for one hour per day under ambient air pressure and for further 23 hours under an air pressure reduced by 100 mbar compared to the ambient air pressure,the atmosphere within the housing interior (9) still consists in an amount of at least 58 % by volume of the originally introduced 100 % argon-filling.
- The LED-lighting module according to claim 1,characterized in thatthe light-guiding element (80) provided at the cover plate (60) forms an additional flat, approximately cuboid-shaped layered body (81), comprising- a length of about 25 mm,- a width of about 20 mm,- a thickness of about 3 mm to about 4 mm, and- having a layered body surface (84); anda first cavity (90) and two second cavities (100) and (106) are formed within said layered body (81), all of which are open towards the layered body surface (84).
- The LED-lighting module according to claim 2,
characterized in that- the first cavity (90) is arranged in the center of the light-guiding element (80), forming a focus (95) of the light-guiding element (80) and serving to receive an LED (44);- the larger second cavity (100) has a contour (103) which is strong convexly curved with respect to the focus (95) and which is inclined relative to the cover plate plane, and said contour (103) having an apex (104) which is directed towards the focus (95);- the smaller second cavity (106) has a contour (108) which is moderately convexly curved with respect to the focus (95) and which is inclined relative to the cover plate plane, and said contour (108) having an apex (109) which is directed towards the focus (95); and- a total reflection of the LED light beams emanating from the interior of the layered body (81) and impinging on these surfaces of the contours (103) and (108) occurs at these surfaces. - The LED-lighting module according to claim 2 or claim 3,characterized in thatthe layered body (81) has two longer parallel planar sides (82 and 82'), the direction and extension thereof define a long-side direction and a short-side direction orthogonal thereto of the light-guiding element (80); anda coextensive, convex bulge (112) consisting of the cover plate material is integrally attached at the outer side (64) of the cover plate (60)over each layered body (81), said bulge (112) has an apex line (114) directed parallel to the short-side direction of the light-guiding element (80).
- The LED-lighting module according to one of claims 1 to 4,
characterized in that
the LED lighting module is suited to provide a roadway luminance which meets at least the requirements of the M lighting classes ME5 and ME6 according to DIN EN 13201-2 on dry and wet road surfaces. - The LED-lighting module according to one of claims 1 to 5,
characterized in that- the LED lighting module (5) may be attached via the rear side of its metal housing plate (10) to the back part (3) of a street lamp (1);- a number of flanges (17 and 17') is integrally arranged in pairs at the rear side (16) of the metal housing plate (10) and thus forming pairs of flanges each having outer flanks (18 and 18'); and- when attaching the LED lighting module (5) at the back part (3) of the street lamp (1), each pair of flanges enters a complimentary groove recessed there and having such dimensions that a contact pressure between the groove flanks and the outer flanks (18 and 18') of each entering pair of flanges will be generated. - The LED-lighting module according to one of claims 1 to 6,
characterized in that- a stepped, circumferential and uninterrupted base (27) is integrally attached to the inner circumference (26) of the metal housing plate (10), and an upright, circumferential and uninterrupted three-flange sealing contour (30) is integrally attached to said base (27), and this three-flange sealing contour (30) comprises an outer flange (32), a central flange (34) spaced apart therefrom and an inner flange (36) spaced apart therefrom, and each flange (32, 34 and 36) is arranged adjacent and spaced to the inner circumference (26) of the metal housing plate (10);- further, a circumferential and uninterrupted three-groove sealing zone (70) is formed at the cover plate (60), adjacent and spaced to a side wall (62) of a cover plate inner side (63), and this three-groove sealing zone (70) comprises an outer groove (72), a central groove (74) and an inner groove (76), and this three-groove sealing zone (70) is formed complementary to the three-flange sealing contour (30) on the metal housing plate (10); and- after introducing liquid or plastic adhesive into the central groove (74) and after attachment of the cover plate (60) at the metal housing plate (10), an uninterrupted slit is formed between the three-flange sealing contour (30) and the three-groove sealing zone (70), and this slit is filled with an uninterrupted adhesive strand (77). - The LED-lighting module according to claim 7,
characterized in that
the adhesive strand (77) extends uninterrupted from a first adhesive strand level (78) arranged parallel to the cover plate plane within the outer groove (72) up to a second adhesive strand level (79) arranged parallel to the cover plate plane within the inner groove (76). - The LED-lighting module according to one of claims 1 to 8,characterized in thata number of medium-power LEDs which are operated with an average power consumption of approximately 3 watts (W) sit on the circuit board (40); andthe circuit board (40) has dimensions such at least a circuit board area of 5 to 9 cm2 is available for each medium-power LED.
- The LED-lighting module according to one of claims 1 to 9,characterized in thatthe circuit board (40) is placed within the housing interior (9) upon a plate floor (22) of the metal housing plate (10); anda graphite foil (23) is inserted between said plate floor (22) and the circuit board (40).
- A method of manufacturing the LED lighting module (5) according to one of claims 1 to 10.
- The method according to claim 11,
characterized in that
as 2-component acrylate adhesive a 2-component acrylate adhesive based on methacrylic acid methacrylate is used, which is cured by peroxide-induced radical polycondensation. - The method according to claim 11 or claim 12,
characterized in that- an upright, circumferential and uninterrupted three-flange sealing contour (30) comprising an outer flange (32), a central flange (34) spaced apart therefrom and an inner flange (36) spaced apart therefrom is integrally formed at the metal housing plate (10 in the circumferential area thereof and adjacent and spaced apart to the inner circumference (26) thereof;- further, a circumferential and uninterrupted three-groove sealing zone (70) which is complementary to the three-flange sealing contour (30) and which has an outer groove (72), a central groove (74) and an inner groove (76) is formed at the cover plate (60, 160) in the circumferential area and at the inner side (65) thereof, adjacent and spaced to a side wall (62) thereof; and- such an amount of 2-component acrylate adhesive is introduced into said central groove (74), that- after introducing liquid or plastic adhesive into the central groove (74) and after attachment of the cover plate (60) at the metal housing plate (10), an uninterrupted slit is formed between the three-flange sealing contour (30) and the three-groove sealing zone (70), and this slit is filled with an uninterrupted adhesive strand (77), which extends uninterrupted from a first adhesive strand level (78) arranged parallel to the cover plate plane within the outer groove (72) up to a second adhesive strand level (79) arranged parallel to the cover plate plane within the inner groove (76). - The method according to one of claims 11 to 13,
characterized in that
after preparing and curing said adhesive bond at the module housing (8), the LED lighting module (5) has been completed to this extent, a leak test is carried out, for which purpose the gas pressure in the housing interior (9) is lowered to a value of 100 mbar or less. - The method according to claim 14,
characterized in that
before and during said leak test, the module housing (8) is heated to a temperature of from 50 to 80 °C. - The LED-lighting module according to claim 1,
characterized in that
the alternative light-guiding element (180) comprises a flat body (181) having- a planar rectangular base surface (182) with side lengths of about 20 mm x about 25 mm;- side surfaces (183) with a height of about 8 mm; and- in this body (181) a first cavity (190) and two second cavities (194 and 200) are formed, all of which are open towards said base surface (182). - The LED-lighting module according to claim 16,
characterized in that
the first cavity (190) is delimited by- a large partial circle surface (191) which covers an angular area of about 140° on a circle having a curvature radius of 12 mm;- a small partial circle surface (192) which covers an angular area of about 140° on a circle having a curvature radius of about 8 mm and which is arranged parallel and at a distance from the large partial circle surface (191); and by- a truncated cone surface (193) which connects the partial circle circumference of the large partial circle surface (191) with the partial circle circumference of the small partial circle surface (192). - The LED-lighting module according to claim 16 or claim 17,
characterized in that
the second cavity (194) is delimited by- a partial circle surface (195) which covers an angular area of about 140° on a circle having a curvature radius of about 9 mm and which is arranged parallel and at a distance from the large partial circle surface (191); and by- a proportionately large cone surface (196), which starts at a partial circle circumference of the partial circle surface (195) and which is brought together and ends in a first cone tip (197), which is located on the base surface (182) and there only a few fractions of a millimeter remote from the small partial circle surface (192) of the first cavity (190). - The LED-lighting module according to one of claims 16 to 18,
characterized in that
the second cavity (200) is delimited by- a partial circle surface (201) which covers an angular area of about 140° on a circle having a curvature radius of about 9 mm and which is arranged parallel and at a distance from the large partial circle surface (191); and by- a proportionately small cone surface (202), which starts at a partial circle circumference of the partial circle surface (201) and which is brought together and ends in a second cone tip (202), which is located on the base surface (182) and there only a few fractions of a millimeter remote from the large partial circle surface (191) of the first cavity (190). - The LED-lighting module according to one of claims 16 to 19,characterized in thatthe LED lighting module (5) is provided with an alternative cover plate (160) having a lighting module longitudinal direction and a lighting module transverse direction, orthogonal thereto; andwherein a total of 35 alternative light-guiding elements (180) are arranged in seven lines and five rows; andall planar partial circle surfaces (191, 192, 195 and 201) of these light-guiding elements (180) are aligned parallel to said lighting module transverse direction.
- The LED-lighting module according to claim 20,
characterized in that
with the light-guiding element (180) up to 70 % of the horizontal scattered LED light can be used for illumination purposes, whereby the light yield or efficiency of the LED lighting module can be increased by up to 7 %.
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