EP4534889B1 - Zweiteiliges led-anschlusselement - Google Patents

Zweiteiliges led-anschlusselement

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EP4534889B1
EP4534889B1 EP24197879.0A EP24197879A EP4534889B1 EP 4534889 B1 EP4534889 B1 EP 4534889B1 EP 24197879 A EP24197879 A EP 24197879A EP 4534889 B1 EP4534889 B1 EP 4534889B1
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EP
European Patent Office
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contact
supply
connection
circuit board
inner ring
Prior art date
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EP24197879.0A
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English (en)
French (fr)
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EP4534889A1 (de
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Philipp Henrici
Olaf Baumeister
Mark Weber
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BJB GmbH and Co KG
Original Assignee
BJB GmbH and Co KG
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Publication date
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Publication of EP4534889A1 publication Critical patent/EP4534889A1/de
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003—Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/66—Structural association with built-in electrical component
    • H01R13/717—Structural association with built-in electrical component with built-in light source
    • H01R13/7175—Light emitting diodes (LEDs)
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
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    • H01R12/70—Coupling devices
    • H01R12/71—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures
    • H01R12/712—Coupling devices for rigid printing circuits or like structures co-operating with the surface of the printed circuit or with a coupling device exclusively provided on the surface of the printed circuit
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/06—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being coupling devices, e.g. connectors
    • 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]
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    • H01R13/02—Contact members
    • H01R13/22—Contacts for co-operating by abutting
    • H01R13/24—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted
    • H01R13/2442—Contacts for co-operating by abutting resilient; resiliently-mounted with a single cantilevered beam

Definitions

  • the invention relates to a connection element for the electrical connection of an LED light source according to the preamble of claim 1.
  • LED connection elements are, for example, made from the EP 2 083 489 A1 These LED connection elements are well-known. They serve to mechanically mount an LED light source – a circuit board with an LED mounted on it – to a counter-support, primarily a heat sink. Furthermore, these LED connection elements provide a contact arrangement that serves both to connect lead wires and to contact pads on the circuit board. In this way, the contact arrangement also serves to supply power to the LED light source. Such LED connection elements have the significant advantage of combining both the mechanical mounting and the electrical contacting of the LED light source, thus simplifying the use of LED light sources in modern luminaires.
  • a newly developed LED connection element has been released.
  • This element is characterized by its two-part design.
  • An outer ring is designed to be mounted on a heat sink and precisely holds the LED circuit board within a mounting frame.
  • An inner ring is inserted into the outer ring, which encircles the circuit board and secures it within the connection element. Furthermore, the inner ring applies pressure to the circuit board, pressing it against the heat sink to optimize heat transfer. This is preferably achieved using spring elements.
  • the spring-loaded arrangement of the inner ring within the outer ring allows for compensation of unavoidable tolerances in the circuit board thickness.
  • the inner ring is thus positioned with a certain degree of positional tolerance in the direction of light emission from the LED and in the vertical direction to the counter bearing or its mounting surface for the LED. For further details, see [reference to be inserted here].
  • DE 20 2023 105 716 U1 referred.
  • the aforementioned publication discloses two different embodiments of the two-part connecting element.
  • the inner ring is inserted vertically into the outer ring in the direction of the counter bearing and then rotated relative to the outer ring.
  • the inner ring is thus secured in the outer ring in the manner of a bayonet lock.
  • the second embodiment is limited to inserting the inner ring vertically into the outer ring, with detent projections of the inner ring being engaged by detent springs of the outer ring.
  • WO 2012/030536 A2 The figure reveals a connecting element consisting of a ring into which a housing is inserted.
  • This housing contains, among other things, the LED circuit board.
  • a flexible circuit board Inside the housing is a flexible circuit board that serves as a power supply contact and connects to a terminal contact of the ring.
  • the object of the invention is to propose a contact arrangement that ensures the electrical supply to the LED light source even with a two-part connection element.
  • connection element utilizes the division of the connection element into an outer ring and an inner ring to separate the contact arrangement, which in the prior art is a single piece, into a connection contact and a supply contact.
  • the connection contact located in the outer ring primarily serves to be connected to the external conductor and can therefore be precisely tailored to this purpose in terms of its geometry, metal alloy, and contact finish.
  • the supply contact located in the inner ring is primarily designed to contact the associated contact field of the printed circuit board in the correct position and can be designed in its geometry, in its contact forces and in its contact finishing to create an optimal electrical transition from the supply contact to the contact field of the printed circuit board.
  • this assembly process connects the connection contact and the supply contact to each other, thus establishing the power supply to the LED light source.
  • the connecting contact therefore forms a contact surface
  • the supply contact forms a counter-contact surface
  • the contact surface and the counter-contact surface are directly adjacent to each other.
  • the supply contact is designed as a contact bridge, which spans the area between the contact surface of the connection contact and the contact field of the circuit board.
  • the supply contact has a first contact leg which forms the counter-contact surface for contacting the connection contact and the supply contact has a second contact leg which is intended for resting on the contact field of the printed circuit board.
  • the invention further proposes that the first contact leg is deflected in a spring-return elastic manner in the direction of the contact field of the connecting contact and the second contact leg is deflected in a spring-return elastic manner in the direction of the contact field of the circuit board.
  • the spring-return elasticity of the supply contact's contact pins ensures that sufficiently high contact forces exist between both the connection contact and the supply contact, as well as between the supply contact and the contact area of the printed circuit board, to establish a reliable electrical connection. Furthermore, this spring-return elasticity can also help to compensate for PCB thickness tolerances without compromising contact quality.
  • a particularly preferred embodiment is one in which the supply contact has a geometric pivot axis that is arranged parallel to the mounting surface of the counter bearing and the supply contact is pivotably arranged in the inner ring about this pivot axis.
  • the main advantage of this embodiment is that the supply contact is movably arranged around the pivot axis and thus It can oscillate. It is arranged on the inner ring in a manner similar to a rocker arm or seesaw.
  • the pivot axis is aligned – as described – parallel to the mounting surface of the counter bearing or parallel to the surface of the circuit board on which the LED is mounted.
  • the pivoting suspension of the power supply contact allows for even better compensation of printed circuit board thickness tolerances than if only the spring elasticity of the contact arms were used. Furthermore, the pivoting suspension of the power supply contact also compensates for increased or decreased spring forces on the side of the contact leg resting on the PCB contact area by distributing the force between the two contact legs. In this way, sufficient, but not excessive, contact pressure of the contact legs against their respective contact surfaces is ensured.
  • the pivot axis is arranged off-center with respect to the distance between the contact surface of the terminal contact and the contact field of the circuit board.
  • the off-center arrangement of the pivot axis can be used for fine-tuning the contact pressure of the supply contact, both on the circuit board and at the connection contact.
  • the contact pressure can be increased or decreased by the off-center arrangement of the pivot axis, either towards the circuit board or towards the connection contact. This makes it possible, for example, to address specific requirements for the coatings of the contact surfaces and thus not only to determine an optimal contact pressure for optimal electrical contact, but also to ensure a wear-reducing distribution of the contact pressure.
  • the inner ring forms a retaining pin for the arrangement of the supply contact
  • the supply contact forms a retaining opening for the retaining pin
  • the retaining pin extends through the retaining opening to anchor the supply contact
  • Such a retaining pin can be manufactured particularly easily using injection molding.
  • the power supply contact can also be mounted very easily on such a retaining pin.
  • the retaining pin is oriented vertically to the mounting surface of the counter bearing and parallel to the light emission direction of the LED. However, by appropriately designing the connection with the power supply contact, this pin allows for a geometric pivot axis that is parallel to the mounting surface of the counter bearing.
  • the inner ring is designed to form at least one guide rib which rests against an edge of the supply contact and prevents the supply contact from rotating around the retaining pin.
  • a connecting element is designated by the reference numeral 10.
  • connection element 10 serves to connect an LED light source 11 to the mounting surface A ( Figures 4 and 5 ) of a heat sink (not shown).
  • This arrangement surface A extends parallel to the underside of a circuit board 12, which carries an LED 13 and contact fields 14 on its upper side and is part of the light source 11.
  • the connecting element 10 initially comprises an outer ring 15, the underside of which, facing away from the light emission direction L of the LED 13, also rests on the mounting surface A of the counter bearing (not shown).
  • the outer ring 15 initially forms a frame 16 for receiving the circuit board 12, by means of which the circuit board 12 is held parallel to the mounting surface A.
  • connection contacts 17, which are arranged in contact recesses 18 of the outer ring 15.
  • Each contact recess 18 is closed by a cover 19 on the top side of the outer ring 15, so that the connection contacts 17, insofar as they are seated in the contact recess 18, are protected from contact.
  • the connecting element 10 then comprises an inner ring 20, which is inserted into a receiving space 21 formed by the outer ring 15.
  • the inner ring 20 covers the circuit board 12, but allows light to pass through its central light emission opening 22, which houses the LED 13. surrounds the light emission of the light source 11.
  • the inner ring 20 also carries the supply contacts 23.
  • Each supply contact 23 has a first contact leg 24 and a second contact leg 25. Between the contact legs 24, 25, the supply contact 23 forms a retaining opening 26.
  • Each terminal contact 17 has a contact arm 27.
  • the contact arm 27 extends from the receptacle 18 and engages in the receiving space 21, which is formed by the outer ring 15 to receive the inner ring 20.
  • an insert contour 29 is formed in a base section 28 of the outer ring 15. This serves to receive the contact arm 27 extending from the receiving space 21.
  • the insert contour 29 is advantageous in every respect, but not essential for the invention.
  • Each contact arm 27 forms a contact surface 30 pointing towards the inner ring 20, which is intended to come into contact with a counter-contact surface 31 of the first contact leg 24 of the supply contact 23.
  • Figure 2 shows a view of the underside of the inner ring 20.
  • Retaining pins 32 are formed on both sides of the light emission aperture 22 by the inner ring 20.
  • Each retaining pin 32 is oriented approximately parallel to the light emission direction L or perpendicular to the mounting surface A of the counter bearing (not shown) and holds a supply contact 23.
  • the respective retaining pin 32 extends through the retaining opening 26 of the supply contact 23.
  • the retaining pin 32 is shaped into a mushroom-like head at its free end after the supply contact 23 has been inserted.
  • Two guide webs 33 are located on either side of each supply contact. formed by the inner ring 20. Two guide webs 33 each accommodate a supply contact 23 between them. In this way, the guide webs 33 prevent the supply contact from rotating around the longitudinal axis of the retaining pin 32.
  • the supply contact 23 is held on each retaining pin 32 with a certain degree of play, so that each supply contact 23 – guided by the guide webs 33 – can pivot about a pivot axis S.
  • the pivot axis S lies parallel to the arrangement surface A for the circuit board 12, so that the supply contact 23 can swing in the manner of a rocker or a balance beam.
  • Figure 3 shows a top view of the composite connection element 10.
  • Figure 1 including LED light source 11.
  • the figure shows how the inner ring 20 sits inside the outer ring 15 and how the light emission opening 22 of the inner ring 20 surrounds the LED 13, allowing the light emitted by the LED 13 to escape unhindered.
  • the figure also shows how the covers 19 close the contact point 18 on the top side of the connection element 10, to clarify the section view AA. This section line extends lengthwise through the supply contact 23.
  • Figure 4 shows a section view according to section line AA in Figure 3 This illustration shows a sectional view along the longitudinal axis of the supply contact 23. Only a small section of the circuit board 12 is shown, namely the corner in which a contact field 14 is arranged.
  • the illustrated connecting contact 17 sits in its contact receptacle 18, which is closed at the top by a cover 19.
  • the contact arm 27 extends from the contact receptacle 18 into the receiving space 21 for the inner ring 20. It rests in the insert contour 29, which is formed by the base section 28 of the outer ring. 15 is formed. It is clearly evident that the contact arm 27 lies in an area of the receiving chamber 21 covered by the inner ring 20.
  • the inner ring 20 sits in the receiving space 21 and carries - fixed to the retaining pin 32 - the supply contact 23.
  • the supply contact 23 is designed as a contact bridge and spans the area between the contact surface 30 of the contact arm 27 and the contact field 14 of the circuit board 12.
  • the supply contact 23 rests with the mating contact surface 31 of its first contact leg 24 on the contact surface 30 of the contact arm 27 of the terminal contact 17.
  • the second contact leg 25 rests with its free end on the contact field 14 of the circuit board 12.
  • connection contact 17 If a conductor for the electrical supply of the LED 13 is now attached to the connection contact 17, the electricity is passed on to the circuit board 12 via the coupling of the connection contact 17 with the supply contact 23.
  • Figure 4 Figure 1 shows a printed circuit board 12, whose thickness D1, measured vertically to the mounting surface A (indicated by the dashed line), is less than the base thickness of the outer ring 15.
  • FIG. 5 Particular attention is paid to Figure 5 to place it on circuit board 12. This is thicker than circuit board 12 in Figure 4 and has a thickness D2 here.
  • a thermal conductivity element 34 is arranged below the circuit board, which is located between the underside of the circuit board 12. and the mounting surface A of the counter bearing or heat sink. The thermal interface element 34 serves to optimize the heat transfer from the circuit board 12 to the heat sink.
  • the thickness DW of the thermal interface element 34 also contributes to the overall thickness.
  • the second contact leg 25 is positioned lower with respect to the arrangement surface A than the first contact leg 24 of the supply contact 23, and is located in Figure 5 The situation is different.
  • the second contact leg 25 is positioned higher than the first contact leg 24 with respect to the arrangement surface A. This is possible due to the pivoting suspension of the supply contact 23, which is suspended in the inner ring 20 and pivots around the pivot axis S.
  • the main advantage of the invention lies, firstly, in separating the contact arrangement known from the prior art into a connection contact 17 and a supply contact 23, in order to ensure simple assembly of the inner ring 20 in the outer ring 15 and simple arrangement of the circuit board 12 in the outer ring 15. Furthermore, separating the contact arrangement into connection contact 17 and supply contact 23 allows for improved tolerance compensation for the circuit board thickness, which is also necessary in the prior art.
  • the pivoting arrangement of the supply contact 17 in the inner ring 20 reliably prevents excessive contact pressure, particularly between the supply contact 23 and the typically high-quality contact area 14 of the circuit board 12. Damage to the contact area finish caused by excessive contact forces is thus reliably avoided, which increases the service life of a luminaire using the connection element 10 of this invention.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung eines LED-Leuchtmittels gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
  • LED-Anschlusselemente sind beispielsweise aus der EP 2 083 489 A1 bekannt. Sie dienen dazu, ein LED-Leuchtmittel - eine Leiterplatte mit darauf angeordneter LED - mechanisch an einem Gegenlager, vornehmlich einem Kühlkörper - anzuordnen. Außerdem stellen diese LED-Anschlusselemente eine Kontaktanordnung bereit, die einerseits der Anbindung von Anschlussleitern dient und andererseits Kontaktfelder auf der Leiterplatte kontaktiert. Auf diese Weise dient die Kontaktanordnung auch der Elektrizitätsversorgung des LED-Leuchtmittels. Solche LED-Anschlusselemente haben den großen Vorteil, sowohl die mechanische Festlegung als auch die elektrische Kontaktierung des LED-Leuchtmittels in sich zu vereinen und auf diese Weise die Nutzung von LED-Leuchtmitteln in modernen Leuchten zu vereinfachen.
  • Die Anmelderin hat mit der Prioritätsschrift DE 20 2023 105 716 U1 ein neuentwickeltes LED-Anschlusselement veröffentlich. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass das Anschlusselement zweiteilig aufgebaut ist. Ein Außenring ist dafür vorgesehen, auf einem Kühlkörper festgelegt zu werden und innerhalb eines Aufnahmerahmens die LED-Leiterplatte passgenau aufzunehmen. In den Außenring wird ein Innenring eingesetzt, der die Leiterplatte überfängt und so im Anschlusselement sichert. Darüber hinaus bringt der Innenring eine Andruckkraft auf die Leiterplatte auf, sodass diese zur Optimierung des Wärmeübergangs gegen den Kühlkörper gedrückt wird. Dies wird bevorzugt über Federelemente realisiert.
  • Die federgelagerte Anordnung des Innenrings im Außenring erlaubt es darüber hinaus, unvermeidliche Toleranzen der Leiterplattendicke auszugleichen. Der Innenring ist insoweit in Lichtaustrittsrichtung der LED beziehungsweise in Vertikalrichtung zum Gegenlager beziehungsweise dessen Anordnungsfläche für die LED in einem gewissen Maße lagetolerant angeordnet. Für die diesbezüglichen Details wird auf DE 20 2023 105 716 U1 verwiesen.
  • Die vorgenannte Druckschrift offenbart zwei unterschiedliche Ausführungsformen des zweigeteilten Anschlusselementes. Bei einer ersten Ausführungsform wird der Innenring vertikal in Richtung Gegenlager in den Außenring eingesetzt und dann relativ zum Außenring verdreht. Die Festlegung des Innenrings im Außenring erfolgt hier also nach Art einer Bajonettverriegelung.
  • Die zweite Ausführungsform beschränkt sich darauf, den Innenring vertikal in den Außenring einzusetzen, wobei Rastvorsprünge des Innenrings von Rastfedern des Außenrings übergriffen werden.
  • WO 2012/030536 A2 offenbart ein Anschlusselement aus einem Ring, in welches ein Gehäuse eingesetzt ist. Dieses Gehäuse trägt unter anderem die LED-Platine. Innerhalb des Gehäuses ist eine flexible Leiterplatte angeordnet, die als Versorgungskontakt dient und eine Verbindung mit einem Anschlusskontakt des Ringes eingeht.
  • US 2016/0312984 A1 , CN 106704904 A , WO 2015/008555 A1 und US 2013/0084748 A1 zeigen Anschlusselemente mit einteiligen Anschlusskontakten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kontaktanordnung vorzuschlagen, die auch bei einem zweigeteilten Anschlusselement die elektrische Versorgung des LED-Leuchtmittels sicherstellt.
  • Gelöst wird die Aufgabe der Erfindung von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruches 1.
  • Die Erfindung macht sich die Teilung des Anschlusselementes in Außenring und Innenring zunutze, um auch die Kontaktanordnung, die im Stand der Technik einteilig ist, in einen Anschlusskontakt und einen Versorgungskontakt zu trennen. Der im Außenring einsitzende Anschlusskontakt dient vornehmlich dazu, mit dem externen Anschlussleiter verbunden zu werden und kann deshalb in seiner Geometrie, Metalllegierung und Kontaktveredelung auf exakt diesen Zweck ausgerichtet sein.
  • Der im Innenring einsitzende Versorgungskontakt ist primär darauf ausgerichtet, das zugeordnete Kontaktfeld der Leiterplatte lagegerecht zu kontaktieren und kann in seiner Geometrie, in seinen Andruckkräften und in seiner Kontaktveredelung auf das Schaffen eines optimalen elektrischen Übergangs vom Versorgungskontakt auf das Kontaktfeld der Leiterplatte hin ausgebildet sein.
  • Beim Einsetzen des Innenrings in den Außenring werden durch diesen Montagevorgang der Anschlusskontakt und der Versorgungskontakt untereinander verbunden, sodass die Elektrizitätsversorgung des LED-Leuchtmittels hergestellt ist.
  • Der Anschlusskontakt bildet deshalb eine Kontaktfläche aus, der Versorgungskontakt bildet eine Gegenkontaktfläche aus und die Kontaktfläche und die Gegenkontaktfläche liegen unmittelbar aneinander an.
  • Der Versorgungskontakt ist als Kontaktbrücke ausgebildet, welche den Bereich zwischen der Kontaktfläche des Anschlusskontaktes und dem Kontaktfeld der Leiterplatte überspannt.
  • Dabei ist konkret vorgesehen, dass der Versorgungskontakt ein erstes Kontaktbein aufweist, welches die Gegenkontaktfläche zur Kontaktierung des Anschlusskontaktes ausbildet und der Versorgungskontakt ein zweites Kontaktbein aufweist, welches zur Auflage auf dem Kontaktfeld der Leiterplatte vorgesehen ist.
  • Die Erfindung schlägt weiterhin vor, dass das erste Kontaktbein federrückstellelastisch in Richtung des Kontaktfeldes des Anschlusskontaktes ausgelenkt ist und das zweite Kontaktbein federrückstellelastisch in Richtung des Kontaktfeldes der Leiterplatte ausgelenkt ist.
  • Über die Federrückstellelastizität der Kontaktbeine des Versorgungskontaktes ist zum einen sichergestellt, dass sowohl zwischen dem Anschlusskontakt und dem Versorgungskontakt als auch zwischen dem Versorgungskontakt und dem Kontaktfeld der Leiterplatte ausreichend hohe Andruckkräfte bestehen, um eine sichere elektrische Verbindung herzustellen. Darüber hinaus kann die Federrückstellelastizität der Kontaktbeine auch hilfreich sein, um die Leiterplattentoleranzen hinsichtlich ihrer Dicke ohne Einschränkungen bei gleichbleibender Güte der Kontaktierung auszugleichen.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher der Versorgungskontakt eine geometrische Schwenkachse aufweist, die parallel zur Anordnungsfläche des Gegenlagers angeordnet ist und der Versorgungskontakt um diese Schwenkachse schwenkbar im Innenring angeordnet ist.
  • Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsform liegt darin, dass der Versorgungskontakt um die Schwenkachse beweglich angeordnet ist und so pendeln kann. Er ist gleichsam nach Art eines Wiegebalkens oder einer Wippe am Innenring angeordnet. Die Schwenkachse ist - wie ausgeführt - parallel zur Anordnungsfläche des Gegenlagers beziehungsweise parallel zu derjenigen Oberfläche der Leiterplatte ausgerichtet, auf welcher die LED angeordnet ist.
  • Die pendelnde Aufhängung des Versorgungskontaktes erlaubt es, die Dicketoleranzen der Leiterplatten noch besser ausgleichen zu können, als wenn lediglich die Federelastizität der Kontaktarme genutzt wird. Darüber hinaus gleicht die pendelnde Aufhängung des Versorgungskontaktes auch die erhöhten oder verminderten Federkräfte auf Seiten des auf dem Kontaktfeld der Leiterplatte aufliegenden Kontaktbeins des Versorgungskontaktes aus, in dem eine Verteilung zwischen beiden Kontaktbeinen stattfindet. Auf diese Weise ist ein ausreichender, jedoch nicht zu starker Anlagedruck der Kontaktbeine an ihrer jeweils korrespondierenden Kontaktfläche sichergestellt.
  • Es ist darüber hinaus möglich, dass die Schwenkachse in Hinblick auf die Strecke zwischen der Kontaktfläche des Anschlusskontaktes und dem Kontaktfeld der Leiterplatte außermittig angeordnet ist.
  • Die außermittige Anordnung der Schwenkachse kann für eine Feinabstimmung der Andruckkräfte des Versorgungskontaktes sowohl an der Leiterplatte als auch am Anschlusskontakt genutzt werden. Insbesondere können die Andruckkräfte durch die außermittige Anordnung der Schwenkachse in Richtung Leiterplatte oder in Richtung Anschlusskontakt verstärkt beziehungsweise vermindert werden. Es ist auf diese Weise möglich, beispielsweise auf spezielle Anforderungen der Vergütungen der Kontaktflächen einzugehen und so nicht nur einen optimalen Anlagedruck in Hinblick auf einen optimalen elektrischen Übergang hin festzulegen, sondern auch eine verschleißmindernde Verteilung der Andruckkräfte sicherzustellen.
  • Konkret ist vorgesehen, dass der Innenring zur Anordnung des Versorgungskontaktes einen Haltestift ausbildet, der Versorgungskontakt eine Halteöffnung für den Haltestift ausbildet und der Haltestift die Halteöffnung zur Verankerung des Versorgungskontaktes durchgreift.
  • Ein solcher Haltestift lässt sich fertigungstechnisch besonders einfach im Spritzgießvorgang realisieren. Auch lässt sich der Versorgungskontakt besonders einfach auf einem solchen Haltestift montieren. Der Haltestift ist dabei durchaus vertikal zur Anordnungsfläche des Gegenlagers beziehungsweise parallel zur Lichtaustrittsrichtung der LED gerichtet. Dennoch ermöglicht es dieser Stift durch eine entsprechende Ausbildung der Verbindung mit dem Versorgungskontakt, eine geometrische Schwenkachse bereitzustellen, welche parallel zur Anordnungsfläche des Gegenlagers angeordnet ist.
  • Um eine definierte Bewegung des Versorgungskontaktes um seine Schwenkachse sicherzustellen ist vorgesehen, dass der Innenring wenigstens einen Leitsteg ausbildet, welcher an einer Kante des Versorgungskontaktes anliegt und eine Drehung des Versorgungskontaktes um den Haltestift verhindert.
  • Die folgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt weitere Merkmale sowie weitere Vorteile auf. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Anschlusselementes,
    Figur 2
    eine Ansicht von unten auf den Innenring des Anschlusselementes nach Figur 1,
    Figur 3
    eine Aufsicht auf das Anschlusselement nach Figur 2,
    Figur 4
    eine erste Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Figur 3,
    Figur 5
    eine zweite Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Figur 3.
  • In den Figuren ist ein Anschlusselement insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
  • Das Anschlusselement 10 dient dazu, ein LED-Leuchtmittel 11 auf der Anordnungsfläche A (Figuren 4 und 5) eines nicht dargestellten Kühlkörpers anzuordnen. Diese Anordnungsfläche A erstreckt sich parallel zur Unterseite einer Leiterplatte 12, die auf ihrer Oberseite eine LED 13 sowie Kontaktfelder 14 trägt und Teil des Leuchtmittels 11 ist.
  • Das Anschlusselement 10 umfasst zunächst einen Außenring 15, dessen der Lichtaustrittsrichtung L der LED 13 abgewandten Unterseite ebenfalls auf der Anordnungsfläche A des nicht dargestellten Gegenlagers aufsitzt. Der Außenring 15 bildet zunächst einen Rahmen 16 zur Aufnahme der Leiterplatte 12 aus, mittels dessen die Leiterplatte 12 in Parallelrichtung zur Anordnungsfläche A gehalten ist.
  • Der Außenring 15 trägt sodann Anschlusskontakte 17, die in Kontaktaufnahmen 18 des Außenringes 15 angeordnet sind. Jede Kontaktaufnahme 18 wird von einem Deckel 19 zur Oberseite des Außenringes 15 verschlossen, sodass die Anschlusskontakte 17, soweit sie in der Kontaktaufnahme 18 einsitzen, berührungsgeschützt angeordnet sind.
  • Das Anschlusselement 10 umfasst sodann einen Innenring 20, der in einen vom Außenring 15 gebildeten Aufnahmeraum 21 eingesetzt wird. Der Innenring 20 überfängt in montiertem Zustand die Leiterplatte 12, erlaubt jedoch über seine zentrale Lichtaustrittsöffnung 22, welche die LED 13 umgibt, die Lichtemission des Leuchtmittels 11. Der Innenring 20 trägt zudem die Versorgungskontakte 23.
  • Jeder Versorgungskontakt 23 verfügt über ein erstes Kontaktbein 24 und ein zweites Kontaktbein 25. Zwischen den Kontaktbeinen 24, 25 bildet der Versorgungskontakt 23 eine Halteöffnung 26 aus.
  • Jeder Anschlusskontakt 17 verfügt über einen Kontaktarm 27. Wenn der Anschlusskontakt 17 in der ihm zugeordneten Kontaktaufnahme 18 einsitzt, tritt der Kontaktarm 27 aus der Kontaktaufnahme 18 aus und greift in den Aufnahmeraum 21 ein, welcher vom Außenring 15 zur Aufnahme des Innenringes 20 ausgebildet ist. Im Ausführungsbeispiel ist in einem Bodenabschnitt 28 des Außenringes 15 eine Einlagekontur 29 gebildet. Diese dient dazu, den aus dem Aufnahmeraum 21 austretenden Kontaktarm 27 aufzunehmen. Die Einlagekontur 29 ist in jeder Hinsicht vorteilhaft, für die Erfindung jedoch nicht zwingend erforderlich.
  • Jeder Kontaktarm 27 bildet eine in Richtung Innenring 20 weisende Kontaktfläche 30 aus, die dazu vorgesehen ist, mit einer Gegenkontaktfläche 31 des ersten Kontaktbeins 24 des Versorgungskontaktes 23 in Verbindung zu treten.
  • Figur 2 zeigt eine Ansicht auf die Unterseite des Innenringes 20. Beidseitig der Lichtaustrittsöffnung 22 sind hier vom Innenring 20 Haltestifte 32 ausgebildet. Jeder Haltestift 32 ist in etwa parallel zur Lichtaustrittsrichtung L beziehungsweise senkrecht zur Anordnungsfläche A des nicht dargestellten Gegenlagers gerichtet und hält einen Versorgungskontakt 23. Hierzu durchgreift der jeweilige Haltestift 32 die Halteöffnung 26 des Versorgungskontaktes 23. Um ein Abrutschen des Versorgungskontaktes 23 vom Haltestift 32 zu vermeiden, wird der Haltestift 32 nach Einsetzen des Versorgungskontaktes 23 an seinem freien Ende pilzkopfartig umgeformt. Seitlich eines jeden Versorgungskontaktes sind jeweils zwei Leitstege 33 vom Innenring 20 ausgebildet. Je zwei Leitstege 33 nehmen zwischen sich einen Versorgungskontakt 23 auf. Auf diese Weise verhindern die Leitstege 33, dass der Versorgungskontakt sich um die Längsachse des Haltestiftes 32 herum drehen kann.
  • Der Versorgungskontakt 23 ist an jedem Haltestift 32 jedoch mit einem gewissen Bewegungsspiel gehalten, sodass jeder Versorgungskontakt 23 - geführt durch die Leitstege 33 - um eine Schwenkachse S pendeln kann. Wie aus Figur 2 deutlich wird, liegt die Schwenkachse S parallel zur Anordnungsfläche A für die Leiterplatte 12, sodass der Versorgungskontakt 23 nach Art einer Wippe oder eines Wiegebalkens pendeln kann.
  • Figur 3 zeigt eine Aufsicht auf das zusammengesetzte Anschlusselement 10 nach Figur 1 inklusive LED-Leuchtmittel 11. Zu sehen ist hier, wie der Innenring 20 im Außenring 15 einsitzt und wie die Lichtaustrittsöffnung 22 des Innenrings 20 die LED 13 umgibt, sodass das von der LED 13 emittierte Licht ungehindert austreten kann. Dargestellt ist auch, wie die Deckel 19 die Kontaktaufnahme 18 zur Oberseite des Anschlusselementes 10 verschließen, zur Verdeutlichung der Schnittlage A-A. Diese Schnittlinie erstreckt sich längs durch den Versorgungskontakt 23.
  • Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie A-A in Figur 3. Diese Darstellung zeigt eine Schnittansicht entlang der Längsachse des Versorgungskontaktes 23. Von der Leiterplatte 12 ist lediglich ein kleiner Abschnitt gezeigt, nämlich diejenige Ecke, in der ein Kontaktfeld 14 angeordnet ist.
  • Wie man Figur 4 entnehmen kann, sitzt der dargestellte Anschlusskontakt 17 in seiner Kontaktaufnahme 18 ein, die mit einem Deckel 19 nach oben hin verschlossen ist. Der Kontaktarm 27 erstreckt sich aus der Kontaktaufnahme 18 heraus in den Aufnahmeraum 21 für den Innenring 20. Er liegt in der Einlagekontur 29 ein, die vom Bodenabschnitt 28 des Außenringes 15 gebildet ist. Es ist klar ersichtlich, dass der Kontaktarm 27 in einem vom Innenring 20 überfangenen Bereich des Aufnahmeraumes 21 einliegt.
  • Der Innenring 20 sitzt im Aufnahmeraum 21 ein und trägt - festgelegt am Haltestift 32 - den Versorgungskontakt 23. Der Versorgungskontakt 23 ist als Kontaktbrücke ausgebildet und überspannt den Bereich zwischen der Kontaktfläche 30 des Kontaktarms 27 und dem Kontaktfeld 14 der Leiterplatte 12.
  • Der Versorgungskontakt 23 liegt mit der Gegenkontaktfläche 31 seines ersten Kontaktbeins 24 auf der Kontaktfläche 30 des Kontaktarmes 27 des Anschlusskontaktes 17 auf. Das zweite Kontaktbein 25 liegt mit seinem freien Ende auf dem Kontaktfeld 14 der Leiterplatte 12 auf.
  • Ist nun am Anschlusskontakt 17 ein Anschlussleiter zur elektrischen Versorgung der LED 13 angeschlagen, wird die Elektrizität über die Kopplung des Anschlusskontaktes 17 mit dem Versorgungskontakt 23 bis zur Leiterplatte 12 weitergegeben.
  • Figur 4 zeigt eine Leiterplatte 12, deren vertikal zur Anordnungsfläche A - angedeutet durch die gestrichelte Linie - eine Dicke D1 aufweist. In der Zeichnung ist die Leiterplatte 12 mit der Dicke D1 in ihrer vertikal zur Anordnungsfläche A gemessenen Höhe geringer als die Bodenstärke des Außenrings 15.
  • Figur 4 zeigt im Wesentlichen die gleichen Sachverhalte wie Figur 5. Insoweit wird auf die dortige Beschreibung verwiesen.
  • Besonderes Augenmerk ist in Figur 5 auf die Leiterplatte 12 zu legen. Diese ist dicker als die Leiterplatte 12 in Figur 4 und weist hier eine Dicke D2 auf. Darüber hinaus ist unterhalb der Leiterplatte ein Wärmeleitelement 34 angeordnet, welches sich zwischen der Unterseite der Leiterplatte 12 und der Anordnungsfläche A des Gegenlagers beziehungsweise Kühlkörpers befindet. Das Wärmeleitelement 34 dient dazu, den Wärmeübergang von der Leiterplatte 12 zum Kühlkörper hin zu optimieren. Zusätzlich zur Dicke D2 trägt also auch die Dicke DW des Wärmeleitelementes 34 auf.
  • Infolgedessen sitzt der die Leiterplatte 12 überfangende Innenring 20 weniger tief im Aufnahmeraum 21 des Außenringes 15 ein.
  • Ist in Figur 4 das zweite Kontaktbein 25 bezüglich der Anordnungsfläche A tiefer angeordnet als das erste Kontaktbein 24 des Versorgungskontaktes 23, stellt sich in Figur 5 die Situation anders dar. Hier ist das zweite Kontaktbein 25 bezogen auf die Anordnungsfläche A höher angeordnet als das erste Kontaktbein 24. Dies ist durch die pendelnde Aufhängung des Versorgungskontaktes 23 möglich, welcher um die Schwenkachse S herum pendelnd im Innenring 20 aufgehängt ist.
  • Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt also zunächst in der Trennung der aus dem Stand der Technik bekannten Kontaktanordnung in einen Anschlusskontakt 17 und einen Versorgungskontakt 23, um eine einfache Montage des Innenrings 20 im Außenring 15 und eine einfache Anordnung der Leiterplatte 12 im Außenring 15 zu gewährleisten. Darüber hinaus ermöglicht die Trennung der Kontaktanordnung in Anschlusskontakt 17 und Versorgungskontakt 23 den auch im Stand der Technik erforderlichen Toleranzausgleich für die Leiterplattendicke zu verbessern. Durch die pendelnde Anordnung des Versorgungskontaktes 17 im Innenring 20 lassen sich zu hohe Andruckkontakte insbesondere zwischen dem Versorgungskontakt 23 und dem in der Regel hochwertig veredelten Kontaktfeld 14 der Leiterplatte 12 sicher vermeiden. Eine Beschädigung der Kontaktfeldveredelung durch zu hohe Andruckkräfte wird so sicher vermieden, was die Langlebigkeit einer Leuchte unter Nutzung des Anschlusselementes 10 dieser Erfindung erhöht.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Anschlusselement
    11
    LED-Leuchtmittel
    12
    Leiterplatte
    13
    LED
    14
    Kontaktfeld
    15
    Außenring
    16
    Rahmen
    17
    Anschlusskontakt
    18
    Kontaktaufnahme
    19
    Deckel
    20
    Innenring
    21
    Aufnahmeraum
    22
    Lichtaustrittsöffnung
    23
    Versorgungskontakt
    24
    erstes Kontaktbein
    25
    zweites Kontaktbein
    26
    Halteöffnung
    27
    Kontaktarm
    28
    Bodenabschnitt
    29
    Einlagenkontur
    30
    Kontaktfläche
    31
    Gegenkontaktfläche
    32
    Haltestifte
    33
    Leitsteg
    34
    Wärmeleitelement
    A
    Anordnungsfläche
    DW
    Dicke
    D1
    Dicke
    D2
    Dicke
    L
    Lichtaustrittrichtung
    S
    Schwenkachse

Claims (7)

  1. Anschlusselement (10) zur elektrischen Anbindung eines LED-Leuchtmittels (11),
    - wobei das LED-Leuchtmittel (11) eine Leiterplatte (12) aufweist, welche mit Kontaktfeldern (14) zur elektrischen Versorgung der LED (13) versehen ist,
    - mit einem im Wesentlichen ringförmigen Rahmen (16), der dazu vorgesehen ist, die Leiterplatte (12) zu überfangen und mechanisch an einer Anordnungsfläche (A) eines Gegenlagers zu halten,
    - mit einer Kontaktanordnung, die im Rahmen (16) gelagert ist, und der elektrischen Versorgung der LED (13) dient,
    - mit einem Außenring (15), der einen Anschlusskontakt (17) zur Anbindung eines Anschlussleiters als erster Teil der Kontaktanordnung trägt,
    - mit einem Versorgungskontakt (23) zur elektrischen Kontaktierung eines Kontaktfeldes (14) der Leiterplatte (12) als zweiter Teil der Kontaktanordnung,
    - wobei der Anschlusskontakt (17) und der Versorgungskontakt (23) untereinander eine Verbindung eingehen,
    - wobei der Anschlusskontakt (17) eine Kontaktfläche (30) ausbildet,
    - wobei der Versorgungskontakt (23) eine Gegenkontaktfläche (31) ausbildet,
    - wobei die Kontaktfläche (30) und die Gegenkontaktfläche (31) unmittelbar aneinander anliegen,
    - wobei der Versorgungskontakt (23) als Kontaktbrücke ausgebildet ist, welche den Bereich zwischen der Kontaktfläche (30) des Anschlusskontaktes (17) und dem Kontaktfeld (14) der Leiterplatte (12) überspannt, gekennzeichnet durch
    - einen im Außenring (15) angeordneten Innenring (20), der gemeinsam mit dem Außenring (15) den Rahmen (16) bildet,
    - den vom Innenring (20) getragenen Versorgungskontakt (23), und weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Versorgungskontakt (23) ein erstes Kontaktbein (24) aufweist, welches die Gegenkontaktfläche (31) zur Kontaktierung des Anschlusskontaktes (17) ausbildet,
    - der Versorgungskontakt (23) ein zweites Kontaktbein (25) aufweist, welches zur Auflage auf dem Kontaktfeld (14) der Leiterplatte (12) vorgesehen ist.
  2. Anschlusselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlusskontakt (17) des Außenrings (15) der lötfreien Anbindung des Anschlussleiters dient.
  3. Anschlusselement (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
    - das erste Kontaktbein (24) federrückstellelastisch in Richtung des Kontaktfeldes (14) des Anschlusskontaktes (17) ausgelenkt ist,
    - das zweite Kontaktbein (25) federrückstellelastisch in Richtung des Kontaktfeldes (14) der Leiterplatte (12) ausgelenkt ist.
  4. Anschlusselement (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Versorgungskontakt (23) eine geometrische Schwenkachse (S) aufweist, die parallel zur Anordnungsfläche (A) des Gegenlagers angeordnet ist und der Versorgungskontakt (23) um diese Schwenkachse (S) schwenkbar im Innenring (20) angeordnet ist.
  5. Anschlusselement (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (S) in Hinblick auf die Strecke zwischen der Kontaktfläche (30) des Anschlusskontaktes (17) und dem Kontaktfeld (14) der Leiterplatte (12) außermittig angeordnet ist.
  6. Anschlusselement (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
    - der Innenring (20) zur Anordnung des Versorgungskontaktes (23) einen Haltestift (32) ausbildet,
    - der Versorgungskontakt (23) eine Halteöffnung (26) für den Haltestift (32) ausbildet,
    - der Haltestift (32) die Halteöffnung (26) zur Verankerung des Versorgungskontaktes (23) durchgreift.
  7. Anschlusselement (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (20) wenigstens einen Leitsteg (33) ausbildet, welcher an einer Kante des Versorgungskontaktes (23) anliegt und eine Drehung des Versorgungskontaktes (23) um den Haltestift (32) verhindert.
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