WO2012139728A1 - Explosionsgeschütztes led-modul - Google Patents

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WO2012139728A1
WO2012139728A1 PCT/EP2012/001496 EP2012001496W WO2012139728A1 WO 2012139728 A1 WO2012139728 A1 WO 2012139728A1 EP 2012001496 W EP2012001496 W EP 2012001496W WO 2012139728 A1 WO2012139728 A1 WO 2012139728A1
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explosion
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led module
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Jens Burmeister
Bernd Schwarz
Gerhard Schwarz
Michael Ketterer
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Cooper Crouse-Hinds Gmbh
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • LED light-emitting diodes
  • Ex-i the type of protection Ex-i. This means that the LED is supplied via a safety barrier which limits current / voltage to such an extent that neither ignition energy nor ignition temperature is reached for an explosive mixture.
  • the maximum surface temperature of the corresponding component is also limited.
  • LEDs are known, which are designed according to the type of protection Ex-m "Vergusskapselung". This means that at least parts of the LED, which could be sources of ignition for a corresponding explosive mixture, are embedded in a potting compound. As a result, a corresponding arc can not pass through to the explosive mixture outside the enclosure.
  • the present invention has for its object to provide an explosion-proof LED module, in which the production is relatively simple and inexpensive from prefabricated parts in a short time.
  • the explosion-proof LED module is further distinguished by the fact that sufficient cooling is provided in accordance with the type of protection "intrinsic safety" and an embedding of the component corresponding to the type of protection "encapsulation”.
  • the solution according to the invention is characterized in that the explosion-proof LED module has at least one light emitting diode LED, a heat sink connected thereto and an LED cover covering the LED at least in the emission direction, this LED cover extending into an insertion recess of the heat sink and is surrounded in this insertion recess of a potting compound sealing the LED relative to an external and possibly explosive atmosphere.
  • Such an explosion-proof LED module is easy to manufacture and has various advantages that are otherwise known only for the realization of different types of protection for themselves, see the above statements.
  • Directly sealed LEDs do not need to be used, and at the same time the space surrounding the LED is relatively small due to the use of potting compound, heat sink with plug-in recess and LED seal. A sufficient cooling of the LED is given, and a passage of an arc to the outside in an optionally explosive mixture is reliably prevented.
  • a corresponding explosion-proof LED module can optionally be formed with only one LED on an LED board and the corresponding parts.
  • a corresponding LED board can be used, on which a plurality of LEDs in the longitudinal direction of the board, for example, are arranged next to each other and at a distance.
  • LED boards are known per se and can be manufactured in different lengths and widths as needed.
  • RGB boards or flexible boards which are optimally adapted to the particular circumstances by their flexibility. In such flexible circuit boards also proves to be an advantage that they can be processed easily and inexpensively.
  • the realization of such an explosion-proof LED module with a plurality of LEDs is further simplified if the heat sink is likewise designed for all LEDs of the LED board. That is, it is only used a heat sink on which, for example, the board is arranged directly with the LEDs.
  • the heat sink may also be formed of multiple, in particular the same body segments.
  • the heat sink may have at least one extending in its body longitudinal insertion recess, in which the LED board is placed on a cooling surface.
  • the cooling surface can have corresponding dimensions as the board, see length and width.
  • board or cooling surface each have larger dimensions in length or width compared to the other part.
  • heat sink and LED board can be applied either on the cooling surface or on the board a corresponding heat conducting foil.
  • the cooling surface in the body longitudinal direction of the heat sink can be surrounded on both sides at least in places by the Einsteckverianaung.
  • the insertion recesses extend at least along the cooling surface on both sides to this. It is also possible that also at longitudinal ends of the cooling surface, the plug-in depression is present, so that this substantially completely surrounds the cooling surface.
  • the LED cover can have a number of plug-in elements protruding in the direction of the insertion recess for attachment to the heat sink.
  • the LED board can be screwed to the heat sink. Then the protective cover or LED cover is placed and held in position and shed. To Curing the potting a corresponding holding device for the cover is removed and then held only by the potting.
  • a latching recess extending substantially perpendicular to the body longitudinal direction and extending along the plug-in recess can be formed. This means that no exact assignment between locking element and counter-locking element is necessary and even a shift of the LED cover after engagement of the locking elements in the locking recess is possible.
  • a corresponding counter-latching element may be provided for each latching element, each of which is formed by only a corresponding latching recess which is formed substantially perpendicular to the body longitudinal direction within the plug-in recess.
  • the locking elements are arranged on both sides of the cooling surface in pairs or offset from each other.
  • the insertion recess in the direction counter-latching element may have a varying cross-section and / or a direction-changing course.
  • the insertion recess increases, for example, in the direction of the latching recess in cross section.
  • the detent recess has a course which is formed, for example, in the direction of the counter-detent element in a wave-shaped, zigzag-shaped or the like.
  • a Vergussverianaung may be formed on each of the longitudinal ends of the LED board in the heat sink.
  • This Vergussverianaung can be formed with the same depth as the Einsteckverianaung, but also with a different depth.
  • no corresponding chenden plug-in elements may be arranged more so that they no longer need to be arranged in the potting compound, whereby a smaller depth of the Vergussverianaung in comparison to the insertion recess is possible.
  • the LED cover can have a protruding in the direction of insertion recess or Vergussverianaung, in particular circumferential peripheral edge. This is arranged in the potting compound arranged on the heat sink LED cover, so that the sealing of the LEDs relative to the outer atmosphere takes place substantially on the immersion of this peripheral edge in the potting compound.
  • the male members are formed separately from the peripheral edge and protrude from the remaining LED cover in the direction of insertion recess.
  • the male members may protrude from the peripheral edge.
  • the LED cover in its longitudinal direction identifies a uniform curvature for receiving all LEDs.
  • the LED cover has convexly curved LED domes from the LEDs, with one LED dome in each case being assigned to one LED.
  • the individual LED domes are formed as a lens system for the LED or include such.
  • the corresponding dome may also be formed as an optical element, for example, determines the emission of the LED, which makes the radiation of all LEDs continuous, so that the LEDs do not appear as point light sources, etc.
  • Reflective devices can also be provided within the LED cover or domes, which likewise serve to align the light, or covers or domes can have surface structures on the inside or outside which likewise influence the light output or light intensity.
  • the length of such a LED module with LED board can be approximately equal to a tubular fluorescent lamp, so that they can be replaced by the LED module are.
  • corresponding fluorescent lamps it is likewise known that several, for example two, are arranged next to one another.
  • the heat sink has two lateral ends inclined relative to a vertical and transverse to the longitudinal axis of the body, an LED board with LED cover and potting compound being arranged on each of these side ends, ie each This side ends is almost a lamp similar to a fluorescent lamp.
  • the LED module in any length, even much shorter than the length of a tubular fluorescent lamp.
  • the length of a fluorescent lamp (18, 36 & 58W or equivalent in other countries) can be achieved by assembling multiple modules. It can also be built lights, which then differ significantly from these standard lengths.
  • the heat sink is made of metal and, for example, additionally has cooling fins.
  • the heat sink is constructed in several parts and in this way has a metal cooling core with cooling fins and a surrounding plastic housing.
  • the LED cover can be produced from a corresponding transparent or at least translucent material, such as, for example, borosilicate, temperature-change-resistant glass or else from a plastic such as polycarbonate or the like.
  • the LED cover may optionally be colored and / or coated in various colors.
  • the potting compound can also be formed from a corresponding material such as polyurethane resin, epoxy resin, silicone resin or the like.
  • the potting compound is a casting resin in which a solidification takes place by a chemical reaction, which is irreversible.
  • Corresponding casting resins other than those mentioned above are also possible.
  • FIG. 1 shows an embodiment of an LED module according to the invention in an exploded view.
  • FIG. 2 is a side view of an LED module according to FIG. 1;
  • FIG. 2 is a side view of an LED module according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a section along the line III-III of Figure 2 in an exploded view.
  • FIG. 4 is a section along the line IV-IV of Fig. 2; and FIG. 5 shows a section along the line V-V from FIG. 2
  • Fig. 1 shows a side plan view of an exploded view of an LED module 1 according to the invention.
  • the LED module 1 has a heat sink 3, which extends in the longitudinal direction 10.
  • LEDs 2 are arranged, which are all arranged together on an LED board 8. This extends in the longitudinal direction of the board 9 substantially over the entire length of the heat sink 3.
  • the heat sink on a number of cooling fins 28, see also Fig. 3-5.
  • the various individual parts of the LED module are shown exploded.
  • the LED board 8 is visible with a plurality of LEDs 2, over which a corresponding LED cover 5 and over this a potting compound 7 is arranged. All these parts extend substantially over the entire length of the heat sink 3, see also the other side end 25th
  • the LED board 8 is inserted into an insertion recess 11 at the respective side end 24 or 25, and is with a corresponding cooling surface 12, see also Fig. 3, in Appendix. Between LED board 8 and cooling surface, a heat conducting foil, not shown, may additionally be arranged.
  • the cooling surface 12 extends along the insertion recess 1 1 and forms the lower end, see again Fig. 3. It can be provided on the cooling surface 1 1 or associated with corresponding means that fix the LED board 8 in certain relative position or at least position , Corresponding devices can also be provided only at the ends of the insertion recess 1 1 or the cooling surface 12. At the ends of the cooling surface 12, see for example in Fig. 1 with longitudinal ends 20 and 21 of the LED board 8, the insertion recess 11 corresponding to ends, in the end portions 26, 27 of the potting compound 7 are arranged.
  • the potting compound 7 is not a separate part, but the potting compound is usually formed from a casting resin, which is poured into the insertion recess 11 and also a corresponding insertion recess 6, see the following embodiment , There, the potting compound 7 then hardens and solidifies in a mold according to FIG. 1, see reference numeral 7 there.
  • a corresponding cross-section of the hardened potting compound is identified by reference numeral 7 in FIG. 3, wherein it is again pointed out that this part is not cured and used in this form, but assumes this corresponding shape only after pouring and curing of the potting compound.
  • Vergussveriana 11 are formed at the corresponding ends of the insertion recess 11, see Fig. 1, in which the end portions 26 and 27 of the potting compound 7 are arranged.
  • the LED cover 5 has on its the insertion recess 6, see also Fig. 3, referring underside a plurality of male members 13. These are inserted when arranging the LED cover 5 on the heat sink 3 in the insertion recess 6 and there latched by means of locking elements 14 at free ends of the male elements 13 in corresponding locking recesses 16, see also Fig. 4 and 5.
  • the LED Cover 5 has a peripheral peripheral edge 22, which dips into the potting compound 7 when the LED cover 5 is fastened to the heat sink 3, see also FIG. 4.
  • the corresponding plug-in elements 13 protrude from this peripheral edge 22, see FIG. 1.
  • FIG. 2 shows a side view of the LED module 1 according to FIG. 1. In particular, some sections are marked, which correspond to the following Fig.
  • the LED cover 5 has a number of LED domes 23, see also FIG. 1, one of which is associated with one LED 2 of the LED board 8.
  • corresponding LED domes 23 are arranged, for example, at longitudinal ends 20 and 21 of the LED board 8 in order to cover there still located LEDs 2.
  • the LED cover 5 is surrounded along its entire circumference by the potting compound 7, see end portions 26 and 27 and cast in the insertion recess 6 potting compound 7 of FIG. 3-5.
  • Fig. 3 corresponds to a section along the line III-III of Fig. 2 in the exploded view of Fig. 1.
  • the heat sink 3 has in this embodiment mirror-image halves 29, 30 which are releasably connected to each other at their adjacent sides. Each of these halves has a metal inner body with protruding from this cooling ribs 28. These are arranged in a housing formed, for example, of plastic.
  • an LED board 8 On each of the side ends 24, 25 of the entire heat sink 3, an LED board 8, an LED cover 5 and corresponding potting compound 7 are each arranged.
  • the LED board 8 is arranged on the cooling surface 12 within the insertion recess 11.
  • the cooling surface 12 is delimited along its longitudinal sides by the insertion recess 6, which extends into the cooling body 3 and serves in particular for receiving the insertion elements 13, see FIG. 5, and at least partially for receiving the sealing compound 7.
  • the insertion recess 6 has a varying cross-section, see also reference numeral 17 in Fig. 4, wherein usually the cross-section of the Einsteckseite, d. H. from the cooling surface 12, increases. However, the cross section may later decrease again and overall, the insertion recess 6 may have a course 18, see again Fig. 4, which changes its direction.
  • the LED cover is completely arranged with its peripheral edge 22 and the male members 13 in the potting compound 7.
  • the corresponding LEDs 2 have a specific emission range or emission direction 4, which is essentially determined by the corresponding LED dome 23.
  • an electrical lead 31 is also shown, which is inserted in the region of a longitudinal end of the LED board 8 in the insertion recess 6 for making electrical contact with the LED board 8. These are sealed by the potting compound 7 analogous to the LED cover 5.
  • the LED cover 5 is shown in section between corresponding male members 13 in FIG. 4, wherein the peripheral edge 22 dips into the potting compound 7.
  • the LED cover 5 is shown in the region of a male member 13 with locking element 14, which extends substantially to the bottom of the insertion recess 6 and there with a counter-latching element 15 in the form of a detent recess 16 is engaged.
  • the heat sink 3 is optionally composed of two halves 29, 30, see Fig. 3, and these halves connected together. Subsequently is placed along the cooling surface 12, the LED board 8 with interposed heat conducting foil.
  • the LED cover 5 is placed in a next step, which engages with its male elements 13 in the insertion recess 6. By applying appropriate pressure on the LED cover 5, this is so far inserted with their male elements 13 in the insertion recess 6, that finally a locking of the locking elements 14 with the locking recess 16 as a counter-locking element 15, see also Fig. 5.
  • the potting compound 7 in the insertion recess 6 and also at the longitudinal ends 20, 21 of the LED board 8 and the LED cover 5 cast into the corresponding Vergussveriana Heidelberg 19 of the insertion recess 11.
  • LED board with LEDs and LED cover 5 Due to the special arrangement of LED board with LEDs and LED cover 5 remains a corresponding space between LEDs and LED cover due to the diving bell principle. That is, it creates a flood-proof cover for the LEDs.
  • the LED module 1 After curing of the potting compound 7, the LED module 1 is ready for use, with all LEDs can be operated in an explosive atmosphere due to the seal on the potting compound and the corresponding cooling of each LED.

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Abstract

Ein explosionsgeschütztes LED-Modul (1) weißt wenigstens eine Leuchtdiode (2), einen mit diese verbundenen Kühlkörper (3) und eine die LED zumindest in Abstrahlrichtung abdeckende LED -Abdeckung (5) auf. Die LED -Abdeckung (5) erstreckt sich bis in eine Einsteckvertiefung (6) des Kühlkörpers (3). In dieser Einsteckvertiefung ist die LED -Abdeckung von einer Vergussmasse (7) unter Abdichtung der LED relativ zu einer äußeren und gegebenenfalls explosionsfähigen Atmosphäre umgeben. Dadurch kann ein explosionsgeschütztes LED-Modul bereitgestellt werden, bei dem die Herstellung relativ einfach und aus vorgefertigten Teilen kostengünstig in kurzer Zeit möglich ist. Gleichzeitig zeichnet sich das explosionsgeschützte LED-Modul weiterhin dadurch aus, dass eine ausreichende Kühlung entsprechend zur Zündschutzart "Eigensicherheit" und einer Einbettung des Bauteils entsprechend zur Zündschutzart "Vergusskappselung" gegeben ist.

Description

Explosionsgeschütztes LED-Modul
Für explosionsgeschützte Bereiche sind verschiedene Leuchten bekannt, die nach entsprechenden Zündschutzarten ausgebildet sind. Für Leuchtdioden (LED) ist beispielsweise bekannt, diese in der Zündschutzart Ex-i zu betreiben. Das bedeutet, dass eine Versorgung der LED über eine Sicherheitsbarriere erfolgt, welche Strom/Spannung soweit begrenzt, dass für ein explosives Gemisch weder Zündenergie noch Zündtemperatur erreicht werden. Dabei wird in der Regel auch die maximale Oberflächentemperatur des entsprechenden Bauteils begrenzt.
Weiterhin sind LEDs bekannt, die nach der Zündschutzart Ex-m "Vergusskapselung" ausgeführt sind. Das heißt, dass zumindest Teile der LED, die Zündquellen für ein entsprechendes explosives Gemisch sein könnten, in einer Vergussmasse eingebettet werden. Dadurch kann ein entsprechender Lichtbogen nicht zu dem explosiven Gemisch außerhalb der Kapselung durchtreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein explosionsgeschütztes LED- Modul bereitzustellen, bei dem die Herstellung relativ einfach und aus vorgefertigten Teilen kostengünstig in kurzer Zeit möglich ist. Gleichzeitig zeichnet sich das explosionsgeschützte LED-Modul weiterhin dadurch aus, dass eine ausreichende Kühlung entsprechend zur Zündschutzart "Eigensicherheit" und eine Einbettung des Bauteils entsprechend zur Zündschutzart "Vergusskapselung" gegeben ist.
Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass das explosionsgeschützte LED-Modul wenigstens eine Leuchtdiode LED, einen mit dieser verbundenen Kühlkörper und eine die LED zumindest in Abstrahlrichtung abdeckende LED-Abdeckung aufweist, wobei diese LED-Abdeckung sich bis in eine Einsteckvertiefung des Kühlkörpers erstreckt und in dieser Einsteckvertiefung von einer Vergussmasse unter Abdichtung der LED relativ zu einer äußeren und gegebenenfalls explosionsfähigen Atmosphäre umgeben ist.
Ein solches explosionsgeschütztes LED-Modul ist einfach herstellbar und weist verschiedene Vorzüge auf, die ansonsten nur zur Realisierung verschiedener Zündschutzarten für sich bekannt sind, siehe die obigen Ausführungen. Direkt abgedichtete LED müssen nicht verwendet werden, wobei gleichzeitig durch die Verwendung von Vergussmasse, Kühlkörper mit Einsteckvertiefung und LED-Abdichtung der die LED umgebende Raum relativ klein ist. Eine ausreichende Kühlung der LED ist gegeben, und ein Durchtreten eines Lichtbogens nach außen in ein gegebenenfalls explosives Gemisch wird sicher verhindert.
Ein entsprechendes explosionsgeschütztes LED-Modul kann mit nur einer Leuchtdiode gegebenenfalls auf einer LED-Platine und den entsprechenden Teilen ausgebildet sein. Um mehrere LEDs modulartig zusammenfassen zu können, kann eine entsprechende LED-Platine verwendet werden, auf der eine Mehrzahl von LEDs in Platinenlängsrichtung beispielsweise nebeneinander und beabstandet angeordnet sind. Solche LED-Platinen sind an sich bekannt und können in unterschiedlichen Längen und Breiten je nach Bedarf hergestellt werden. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit zur Herstellung von RGB-Platinen oder auch flexiblen Platinen, die den jeweiligen Gegebenheiten optimal durch ihre Biegsamkeit anpassbar sind. Bei solchen flexiblen Platinen erweist sich weiterhin als Vorteil, dass diese einfach und kostengünstig verarbeitet werden können.
Bei solchen Platinen erweist es sich weiterhin als vorteilhaft, wenn für alle LEDs einer solchen LED-Platine eine einteilige oder mehrteilige LED-Abdeckung vorgesehen ist. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, jede LED mittels einer separaten LED-Abdeckung und entsprechender Vergussmasse abzudichten.
Weiterhin vereinfacht wird die Realisierung eines solchen explosionsgeschützten LED- Moduls mit einer Mehrzahl von LEDs, wenn ebenfalls der Kühlkörper für alle LEDs der LED-Platine ausgebildet ist. Das heißt, es wird nur ein Kühlkörper verwendet, auf dem beispielsweise direkt die Platine mit den LEDs angeordnet ist. Der Kühlkörper kann auch aus mehrfachen, insbesondere gleichen Körpersegmenten gebildet sein.
Um die Platine in einfacher und sicherer Weise am Kühlkörper insbesondere im Hinblick auf das Vergießen mit der Vergussmasse anordnen zu können, kann der Kühlkörper zumindest eine in seiner Körperlängsrichtung verlaufende Einlegevertiefung aufweisen, in der die LED-Platine auf einer Kühlfläche aufgelegt ist. Die Kühlfläche kann entsprechende Abmessungen wie die Platine aufweisen, siehe Länge und Breite.
Es ist selbstverständlich auch möglich, dass Platine oder Kühlfläche jeweils größere Abmessungen in Länge oder Breite im Vergleich zum jeweils anderen Teil aufweisen. Zur besseren Wärmeübertragung zwischen Kühlfläche und damit Kühlkörper und LED- Platine kann entweder auf der Kühlfläche oder auf der Platine eine entsprechende Wärmeleitfolie aufgetragen sein.
Um in einfacher Weise die Befestigung der LED-Abdeckung insbesondere bei deren einteiliger Ausführung für eine Mehrzahl von LEDs zu ermöglichen, kann die Kühlfläche in Körperlängsrichtung des Kühlkörper beidseitig zumindest stellenweise von der Einsteckvertiefung umrandet sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel besteht beispielsweise die Möglichkeit, dass sich die Einsteckvertiefungen zumindest entlang der Kühlfläche auf beiden Seiten zu dieser erstrecken. Es ist weiterhin möglich, dass auch an Längsenden der Kühlfläche die Einsteckvertiefung vorhanden ist, so dass diese im Wesentlichen die Kühlfläche vollständig umrandet.
Es ist denkbar, die LED-Abdeckung nur durch Einlegen oder Einstecken in die Einsteckvertiefung und anschließendes Vergießen mit der Vergussmasse dort so zu befestigen, dass alle LEDs entsprechend zur erforderlichen Zündschutzart ausgebildet sind. Um allerdings die LED-Abdeckung bereits während des Vergießens mit der Vergussmasse zumindest vorläufig am Kühlkörper fixieren zu können, kann die LED-Abdeckung eine Anzahl von in Richtung Einsteckvertiefung abstehende Einsteckelemente zur Befestigung am Kühlkörper aufweisen.
Ein denkbares Ausführungsbeispiel für solche Einsteckelemente kann darin gesehen werden, wenn diese mit Rastelementen ausgebildet sind, welche mit Gegenrastelementen innerhalb der Einsteckvertiefung in Eingriff sind. Auf diese Weise kann die LED- Abdeckung nach Anordnen der LED-Platine und hergestellter elektrischer Versorgung der Platine auf den Kühlkörper aufgerastet werden, wobei anschließend die Vergussmasse in die Einsteckvertiefung eingegossen wird, um einerseits die LED-Abdeckung zu fixieren und andererseits die Abdichtung der LEDs relativ zur umgebenden Atmosphäre herzustellen.
Es sind verschiedene alternative Befestigungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann die LED-Platine mit dem Kühlkörper verschraubt werden. Dann wird die Schutzhaube bzw. LED-Abdeckung aufgesetzt und in Position gehalten sowie vergossen. Nach Aushärten des Vergusses wird eine entsprechende Haltevorrichtung für die Abdeckung entfernt und diese dann nur durch den Verguss gehalten.
Um die entsprechenden Rastelemente den Gegenrastelementen in einfacher Weise zuordnen zu können, kann bei einem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen senkrecht zur Körperlängsrichtung abstehende, sich entlang der Einsteckvertiefung erstreckende Rastvertiefung ausgebildet sein. Das heißt, dass keine genaue Zuordnung zwischen Rastelement und Gegenrastelement notwendig ist und sogar ein Verschieben der LED- Abdeckung nach Einrasten der Rastelemente in die Rastvertiefung möglich ist. Um gegebenenfalls allerdings eine Zuordnung von LEDs und LED-Abdeckung in bestimmter Weise zu ermöglichen, kann für jedes Rastelement ein entsprechendes Gegenrastelement vorgesehen sein, von denen jedes durch nur eine entsprechende Rastvertiefung gebildet ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Körperlängsrichtung innerhalb der Einsteckvertiefung ausgebildet ist.
In diesem Zusammenhang besteht die Möglichkeit, dass das Einrasten der Rastelemente von der Kühlfläche weg nach außen oder auch zur Kühlfläche hin nach innen erfolgt. Außerdem besteht die Möglichkeit, dass die Rastelemente auf beiden Seiten der Kühlfläche jeweils paarweise oder aber auch versetzt zueinander angeordnet sind.
Um zu verhindern, dass nach Aushärten der Vergussmasse diese durch entsprechende Krafteinwirkung auf die LED-Abdeckung zusammen mit dieser herausgezogen werden kann, kann die Einsteckvertiefung in Richtung Gegenrastelement einen variierenden Querschnitt und/oder einen richtungsändernden Verlauf aufweisen.
Dies bedeutet, dass die Einsteckvertiefung beispielsweise in Richtung zur Rastvertiefung im Querschnitt zunimmt. Eine weitere Möglichkeit kann darin gesehen werden, dass die Rastvertiefung einen Verlauf aufweist, der beispielsweise in Richtung Gegenrastelement wellenförmig, zick-zack-förmig oder dergleichen ausgebildet ist.
Um an den Enden der LED-Platine ebenfalls die LED-Abdeckung durch entsprechendes Aufbringen von Vergussmasse abdichten zu können, kann eine Vergussvertiefung an jeweils den Längsenden der LED-Platine im Kühlkörper ausgebildet sein. Diese Vergussvertiefung kann mit gleicher Tiefe wie die Einsteckvertiefung, aber auch mit anderer Tiefe ausgebildet sein. Beispielsweise können im Bereich der Vergussvertiefung keine entspre- chenden Einsteckelemente mehr angeordnet sein, so dass diese nicht mehr in der Vergussmasse angeordnet werden müssen, wodurch eine geringere Tiefe der Vergussvertiefung im Vergleich zur Einsteckvertiefung möglich ist.
Um eine sichere Abdichtung der LED-Abdeckung durch Vergussmasse am Kühlkörper zu ermöglichen, kann die LED-Abdeckung einen in Richtung Einsteckvertiefung bzw. Vergussvertiefung vorstehenden, insbesondere umlaufenden Umfangsrand aufweisen. Dieser ist bei am Kühlkörper angeordneter LED-Abdeckung in der Vergussmasse angeordnet, so dass die Abdichtung der LEDs gegenüber der äußeren Atmosphäre im Wesentlichen über das Eintauchen dieses Umfangrandes in die Vergussmasse erfolgt.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Einsteckelemente separat zum Umfangsrand ausgebildet sind und von der übrigen LED-Abdeckung in Richtung Einsteckvertiefung abstehen. Bei einem einfachen Ausführungsbeispiel können die Einsteckelemente vom Umfangsrand abstehen.
Es ist denkbar, dass die LED-Abdeckung in ihrer Längsrichtung eine gleichmäßige Wölbung zur Aufnahme aller LEDs ausweist. Es kann sich allerdings als günstig erweisen, wenn die LED-Abdeckung von den LEDs aus konvex gekrümmte LED-Kuppeln aufweist, wobei insbesondere jeweils eine LED-Kuppel einer LED zugeordnet ist.
Es ist denkbar dass die einzelnen LED-Kuppeln als Linsensystem für die LED ausgebildet sind oder einen solchen umfassen.
Bei diese Zuordnung von LED-Kuppel zu LED kann die entsprechende Kuppel auch als optisches Element ausgebildet sein, das beispielsweise die Abstrahlrichtung der LED bestimmt, die die Abstrahlung aller LEDs kontinuierlicher macht, so dass die LEDs nicht als Punktlichtquellen erscheinen, usw.
Innerhalb der LED-Abdeckung oder -Kuppeln können Reflexionseinrichtungen vorgesehen sein, die ebenfalls zur Ausrichtung des Lichts dienen oder Abdeckung bzw. Kuppeln können Oberflächenstrukturen auf der Innenseite oder Außenseite aufweisen, die ebenfalls die Lichtabgabe bzw. Lichtintensität beeinflussen.
Die Länge eines solchen LED-Moduls mit LED-Platine kann ungefähr der einer röhrenförmigen Leuchtstofflampe entsprechen, so dass diese durch das LED-Modul ersetzbar sind. Bei entsprechenden Leuchtstofflampen ist es ebenfalls bekannt, dass mehrere, beispielsweise zwei nebeneinander angeordnet sind. Dies ist ebenfalls beim LED-Modul nach vorliegender Erfindung möglich, indem der Kühlkörper quer zur Körperlängsachse zwei seitliche und relativ zu einer Vertikalen geneigt verlaufende Seitenenden aufweist, wobei an jedem dieser Seitenenden eine LED-Platine mit LED-Abdeckung und Vergussmasse angeordnet ist, d. h. jedes dieser Seitenenden bildet quasi eine Leuchte ähnlich zu einer Leuchtstofflampe.
Es ist möglich das LED-Modul in jeder beliebigen Länge herzustellen, auch wesentlich kürzer als die Länge einer röhrenförmigen Leuchtstofflampe. Die Länge einer Leuchtstofflampe (18, 36 & 58W bzw. deren Entsprechungen in anderen Länder) kann durch das Zusammenbauen von mehreren Modulen erreicht werden. Es können auch Leuchten gebaut werden, die dann wesentlich von diesen Standardlängen abweichen.
Verschiedene Materialien sind für Kühlkörper, LED-Abdeckung oder Vergussmasse verwendbar. Vorzugsweise ist der Kühlkörper aus Metall und weist beispielsweise zusätzlich Kühllamellen auf. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass der Kühlkörper mehrteilig aufgebaut ist und auf diese Weise einen metallenen Kühlkern mit Kühllamellen und ein diesen umgebendes Kunststoffgehäuse aufweist.
Die LED-Abdeckung kann wie andere Abdeckhauben aus einem entsprechenden transparenten oder zumindest transluzenten Material hergestellt sein, wie beispielsweise Borosili- kat, temperaturwechselbeständiges Glas oder auch aus einem Kunststoff wie Polycarbo- nat oder dergleichen.
Die LED-Abdeckung kann gegebenenfalls in diversen Farben eingefärbt und/oder beschichtet sein.
Die Vergussmasse kann ebenfalls aus einem entsprechenden Material wie Polyurethanharz, Epoxidharz, Silikonharz oder dergleichen gebildet sein. In der Regel ist die Vergussmasse ein Gießharz, bei dem durch eine chemische Reaktion eine Erstarrung erfolgt, die irreversibel ist. Entsprechende andere Gießharze als die oben genannten sind ebenfalls möglich.
Im Folgenden wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen LED-Moduls in Explosionsdarstellung;
Fig. 2 eine Seitenansicht eines LED-Moduls nach Fig. 1 ;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung;
Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV aus Fig. 2; und Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V aus Fig. 2
Fig. 1 zeigt eine seitliche Draufsicht auf eine auseinandergezogene Darstellung eines LED-Moduls 1 gemäß Erfindung. Das LED-Modul 1 weist einen Kühlkörper 3 auf, der sich in Längsrichtung 10 erstreckt. An seinen beiden Seitenenden 24, 25, siehe auch Fig. 3, sind LEDs 2 angeordnet, die alle gemeinsam auf einer LED-Platine 8 angeordnet sind. Diese erstreckt sich in Platinenlängsrichtung 9 im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kühlkörpers 3. Zwischen den Seitenenden 24, 25 weist der Kühlkörper eine Anzahl von Kühlrippen 28 auf, siehe auch Fig. 3-5. Auf Seiten des linken Seitenendes 24 nach Fig. 1 , siehe auch Fig. 3, sind die verschiedenen Einzelteile des LED-Moduls auseinandergezogen dargestellt. Beispielsweise ist die LED-Platine 8 mit einer Mehrzahl von LEDs 2 sichtbar, über der eine entsprechende LED-Abdeckung 5 und über dieser eine Vergussmasse 7 angeordnet ist. Alle diese Teile erstrecken sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Kühlkörpers 3, siehe auch das andere Seitenende 25.
Die LED-Platine 8 ist in eine Einlegevertiefung 11 an dem jeweiligen Seitenende 24 bzw. 25 eingelegt, und ist mit einer entsprechenden Kühlfläche 12, siehe auch Fig. 3, in Anlage. Zwischen LED-Platine 8 und Kühlfläche kann zusätzlich eine Wärmeleitfolie, nicht dargestellt, angeordnet sein. Die Kühlfläche 12 erstreckt sich entlang der Einlegevertiefung 1 1 und bildet deren unteres Ende, siehe nochmals Fig. 3. Es können entsprechende Mittel an der Kühlfläche 1 1 vorgesehen oder dieser zugeordnet sein, die die LED-Platine 8 in bestimmter Relativposition fixieren oder zumindest positionieren. Entsprechende Einrichtungen können auch nur an den Enden der Einlegevertiefung 1 1 bzw. der Kühlfläche 12 vorgesehen sein. An den Enden der Kühlfläche 12, siehe beispielsweise in Fig. 1 mit Längsenden 20 und 21 der LED-Platine 8, weist die Einlegevertiefung 11 entsprechend Enden auf, in der Endabschnitte 26, 27 der Vergussmasse 7 angeordnet sind.
Im Hinblick auf Fig. 1 ist zu beachten, dass die Vergussmasse 7 kein separates Teil ist, sondern die Vergussmasse in der Regel aus einem Gießharz gebildet wird, das in die Einlegevertiefung 11 und auch eine entsprechende Einsteckvertiefung 6, siehe die folgende Ausführung, eingegossen wird. Dort härtet die Vergussmasse 7 dann aus und erstarrt in einer Form nach Fig. 1 , siehe dort Bezugszeichen 7.
Ein entsprechender Querschnitt der ausgehärteten Vergussmasse ist mit Bezugszeichen 7 in Fig. 3 gekennzeichnet, wobei nochmals darauf hingewiesen wird, dass dieses Teil nicht ausgehärtet und in dieser Form eingesetzt wird, sondern erst nach Eingießen und Aushärten der Vergussmasse diese entsprechende Form annimmt.
Beim Eingießen der Vergussmasse 7 bildet diese auf ihrer der Einsteckvertiefung 6 bzw. Einlegevertiefung 1 1 zuweisenden Unterseite eine zu diesen Vertiefungen komplementäre Form, siehe auch Fig. 4 und 5, wobei die Vergussmasse zum Abdichten der LED- Abdeckung 5 relativ zum Kühlkörper 3 und damit zum Abdichten der LEDs der LED- Platine 8 dient.
An den entsprechenden Enden der Einlegevertiefung 11 sind Vergussvertiefungen 19 gebildet, siehe Fig. 1 , in denen die Endabschnitte 26 bzw. 27 der Vergussmasse 7 angeordnet sind.
Die LED-Abdeckung 5 weist auf ihrer der Einsteckvertiefung 6, siehe auch Fig. 3, zuweisenden Unterseite eine Vielzahl von Einsteckelementen 13 auf. Diese werden bei Anordnen der LED-Abdeckung 5 am Kühlkörper 3 in die Einsteckvertiefung 6 eingesteckt und dort mittels Rastelementen 14 an freien Enden der Einsteckelemente 13 in entsprechenden Rastvertiefungen 16 verrastet, siehe auch Fig. 4 bzw. 5. Neben den Einsteckelementen 13 weist die LED-Abdeckung 5 einen umlaufenden Umfangsrand 22 auf, der bei am Kühlkörper 3 befestigter LED-Abdeckung 5 in die Vergussmasse 7 eintaucht, siehe auch Fig. 4. Von diesem Umfangsrand 22 stehen die entsprechenden Einsteckelemente 13 ab, siehe Fig. 1. In Fig. 2 ist eine Seitenansicht des LED-Moduls 1 nach Fig. 1 dargestellt. Insbesondere sind einige Schnitte gekennzeichnet, die den folgenden Fig. 3-5 entsprechen, siehe Schnittlinien III-III, IV-IV und V-V. In Fig. 2 ist insbesondere erkennbar, dass die LED- Abdeckung 5 eine Anzahl von LED-Kuppeln 23 aufweist, siehe auch Fig. 1 , von denen jeweils eine einer LED 2 der LED-Platine 8 zugeordnet ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind entsprechende LED-Kuppeln 23 beispielsweise an Längsenden 20 bzw. 21 der LED-Platine 8 angeordnet, um dort noch befindliche LEDs 2 abzudecken. Die LED-Abdeckung 5 ist entlang ihres gesamten Umfangs von der Vergussmasse 7 umgeben, siehe Endabschnitte 26 und 27 und in die Einsteckvertiefung 6 eingegossene Vergussmasse 7 nach Fig. 3-5.
Fig. 3 entspricht einem Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2 bei der auseinandergezogenen Darstellung nach Fig. 1. Der Kühlkörper 3 weist bei diesem Ausführungsbeispiel spiegelbildliche Hälften 29, 30 auf, die an ihren angrenzenden Seiten miteinander lösbar verbunden sind. Jede dieser Hälften weist einen metallenen Innenkörper mit von diesem abstehenden Kühlrippen 28 auf. Diese sind in einem beispielsweise aus Kunststoff gebildeten Gehäuse angeordnet.
Auf jedem der Seitenenden 24, 25 des gesamten Kühlkörpers 3 sind jeweils eine LED- Platine 8, eine LED-Abdeckung 5 und entsprechende Vergussmasse 7 angeordnet. Die LED-Platine 8 ist auf die Kühlfläche 12 innerhalb der Einlegevertiefung 11 angeordnet. Die Kühlfläche 12 ist entlang ihrer Längsseiten von der Einsteckvertiefung 6 begrenzt, die sich in den Kühlkörper 3 erstreckt und insbesondere zur Aufnahme der Einsteckelemente 13, siehe Fig. 5, und zumindest zur teilweisen Aufnahme der Vergussmasse 7 dient.
Die Einsteckvertiefung 6 weist einen sich ändernden Querschnitt auf, siehe auch Bezugszeichen 17 in Fig. 4, wobei in der Regel der Querschnitt von der Einsteckseite, d. h. von der Kühlfläche 12 her, zunimmt. Der Querschnitt kann allerdings später auch wieder abnehmen und insgesamt kann die Einsteckvertiefung 6 einen Verlauf 18 aufweisen, siehe nochmals Fig. 4, der seine Richtung ändert.
Untere Enden der Einsteckvertiefung 6 weisen seitliche Rastvertiefungen 16 auf, die als Gegenrastelement 15 für an freien Enden der Einsteckelemente 13 angeordnete Rastelemente 14 dienen, siehe auch Fig. 5. Im Bereich zwischen den Einsteckelementen 13, siehe beispielsweise Fig. 4, reicht der Umfangsrand 22 der LED-Abdeckung 5 bis in die Vergussmasse 7, die die Einsteckvertiefung 6 im Wesentlichen vollständig auffüllt und im Wesentlichen nur die LED-Kuppeln 23 freilässt.
Ansonsten ist die LED-Abdeckung vollständig mit ihrem Umfangsrand 22 und den Einsteckelementen 13 in der Vergussmasse 7 angeordnet.
Nach Fig. 3 weisen die entsprechenden LEDs 2 einen bestimmten Abstrahlbereich oder eine Abstrahlrichtung 4 auf, die im Wesentlichen durch die entsprechenden LED-Kuppeln 23 bestimmt ist.
Es wird weiterhin darauf hingewiesen, dass die Vergussmasse 7, siehe beispielsweise Fig. 3, auch Bereiche zwischen den LED-Kuppeln 23 unbedeckt lassen kann, und sich in einem solchen Fall nur in Umfangsrichtung um die LED-Abdeckung 5 erstreckt, siehe insbesondere Einsteckvertiefung 6 und Einlegevertiefung 1 1 mit randseitigen Vergussvertiefungen 19, siehe nochmals Fig. 1 oder 2.
In Fig. 3 ist außerdem eine elektrische Zuleitung 31 dargestellt, die im Bereich eines Längsendes der LED-Platine 8 in die Einsteckvertiefung 6 zur elektrischen Kontaktierung der LED-Platine 8 eingeführt ist. Auch diese wird durch die Vergussmasse 7 analog zur LED-Abdeckung 5 abgedichtet.
Fig. 4 und 5 zeigen weitere Querschnitte entlang der Linien IV-IV und V-V nach Fig. 2, siehe allerdings auch Fig. 1.
In Fig. 4 ist insbesondere die LED-Abdeckung 5 zwischen entsprechenden Einsteckelementen 13 im Schnitt dargestellt, wobei der Umfangsrand 22 in die Vergussmasse 7 eintaucht.
In Fig. 5 ist die LED-Abdeckung 5 im Bereich eines Einsteckelements 13 mit Rastelement 14 dargestellt, wobei dieses sich im Wesentlichen bis zum Boden der Einsteckvertiefung 6 erstreckt und dort mit einem Gegenrastelement 15 in Form einer Rastvertiefung 16 in Eingriff ist.
Das Zusammensetzen des LED-Moduls wird im Folgenden beschrieben.
In einem ersten Schritt wird der Kühlkörper 3 gegebenenfalls aus zwei Hälften 29, 30 zusammengesetzt, siehe Fig. 3, und diese Hälften miteinander verbunden. Anschließend wird entlang der Kühlfläche 12 die LED-Platine 8 mit dazwischen angeordneter Wärmeleitfolie aufgelegt. Zur vorläufigen Fixierung der LED-Platine 8 wird in einem nächsten Schritt die LED-Abdeckung 5 aufgesetzt, wobei diese mit ihren Einsteckelementen 13 in die Einsteckvertiefung 6 eingreift. Durch entsprechendes Druck ausüben auf die LED- Abdeckung 5 wird diese so weit mit ihren Einsteckelementen 13 in die Einsteckvertiefung 6 eingeführt, dass schließlich ein Verrasten der Rastelemente 14 mit der Rastvertiefung 16 als Gegenrastelement 15 erfolgt, siehe auch Fig. 5. Danach wird die Vergussmasse 7 in die Einsteckvertiefung 6 und auch an den Längsenden 20, 21 der LED-Platine 8 bzw. der LED-Abdeckung 5 in die entsprechenden Vergussvertiefungen 19 der Einlegevertiefung 11 eingegossen.
Durch die spezielle Anordnung von LED-Platine mit LEDs und LED-Abdeckung 5 verbleibt ein entsprechender Freiraum zwischen LEDs und LED-Abdeckung aufgrund des Tauchglockenprinzips. Das heißt, es bildet sich eine überflutungssichere Abdeckung für die LEDs.
Nach Aushärten der Vergussmasse 7 ist das LED-Modul 1 einsatzbereit, wobei alle LEDs auch in einer explosionsfähigen Atmosphäre aufgrund der Abdichtung über die Vergussmasse und die entsprechende Kühlung einer jeden LED betrieben werden können.

Claims

Ansprüche 1. Explosionsgeschütztes LED-Modul (1) mit wenigstens einer Leuchtdiode (2) (LED), einem mit dieser verbundenen Kühlkörper (3) und einer die LED zumindest in Abstrahlrichtung (4) abdeckenden LED-Abdeckung (5), wobei die LED-Abdeckung (5) sich bis in eine Einsteckvertiefung (6) des Kühlkörpers (3) erstreckt und in dieser Einsteckvertiefung (6) von einer Vergussmasse (7) unter Abdichtung der LED relativ zu einer äußeren und gegebenenfalls explosionsfähigen Atmosphäre umgeben ist.
2. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von LEDs (2) oder eine einzelne LED auf einer LED-Platine (8) insbesondere in Platinenlängsrichtung (9) nebeneinander und voneinander beabstandet angeordnet sind.
3. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für alle LEDs der LED-Platine (8) eine einteilige oder mehrteilige LED-Abdeckung (5) ausgebildet ist.
4. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) für alle LEDs der LED-Platine (8) ausgebildet ist und insbesondere einteilig oder aus mehreren Segmenten gebildet ist.
5. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) zumindest eine in Körperlängsrichtung (10) verlaufende Einlegevertiefung (11 ) aufweist, in der die LED-Platine (8) auf einer Kühlfläche (12) aufgelegt ist.
6. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfläche (12) in Körperlängsrichtung (10) beidseitig zumindest stellenweise von der Einsteckvertiefung (6) umrandet ist.
7. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Abdeckung (5) eine Anzahl von in Richtung Einsteckvertiefung (6) abstehende Einsteckelemente (13) zur Befestigung am Kühlkörper (3) aufweist.
8. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckelemente (13) mit Rastelementen (14) ausgebildet sind, welche mit Gegenrastelementen (15) innerhalb der Einsteckvertiefung (6) in Eingriff sind.
9. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenrastelemente (15) durch eine entsprechende Anzahl oder zumindest eine im Wesentlichen senkrecht zur Körperlängsrichtung (10) abstehende Rastvertiefungen bzw. Rastvertiefung gebildet sind/ist.
10. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckvertiefung (6) in Richtung Gegenrastele- ment (15) einen variierenden Querschnitt (17) und/oder einen richtungsändernden Verlauf (18) aufweist.
1 1. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergussvertiefung (19) an beiden Längsenden (20, 21 ) der LED-Platine (8) im Kühlkörper (3) ausgebildet ist.
12. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Abdeckung (5) einen in Richtung Einsteckvertiefung (6) vorstehenden, insbesondere umlaufenden Umfangsrand (22) aufweist.
13. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteckelemente (13) vom Umfangsrand (22) abstehen.
14. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Abdeckung (5) von den LEDs weg konvex gekrümmte LED-Kuppeln (23) aufweist, wobei insbesondere jeweils eine LED- Kuppel (23) einer LED zugeordnet ist.
15. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED-Kuppel als Linsensystem für die LED ausgebildet ist oder ein solches umfasst.
16. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (3) quer zur Körperlängsrichtung (10) zwei seitliche und geneigt relativ zu einer Vertikalen verlaufende Seitenenden (24, 25) aufweist, wobei an jedem Seitenende (24, 25) eine LED-Platine (8) mit LED- Abdeckung (5) und Vergussmasse (7) angeordnet ist.
17. Explosionsgeschütztes LED-Modul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper aus zwei oder mehr Teilen zusammengesetzt ist.
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