WO2014026876A1 - Leuchtmodul und abdeckung davon - Google Patents

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WO2014026876A1
WO2014026876A1 PCT/EP2013/066416 EP2013066416W WO2014026876A1 WO 2014026876 A1 WO2014026876 A1 WO 2014026876A1 EP 2013066416 W EP2013066416 W EP 2013066416W WO 2014026876 A1 WO2014026876 A1 WO 2014026876A1
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WO
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cover
contact
mechanical
carrier
electrical
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PCT/EP2013/066416
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English (en)
French (fr)
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Thomas Preuschl
Peter Sachsenweger
Guenter Hoetzl
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Osram GmbH
Original Assignee
Osram GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • 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
    • F21Y2105/00—Planar light sources
    • F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional [2D] array of point-like light-generating elements
    • 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 invention relates to a cover for the attachment on a carrier of a lighting module equipped with at least one semiconductor light source.
  • the invention further relates to a
  • Light module comprising one with at least one
  • Semiconductor light source equipped carrier and a patch on the support cover are particularly applicable to LED modules.
  • a cover is placed on a front side of a carrier formed as a printed circuit board and by gluing, hot staking,
  • the cover protects on the support front side arranged electronic components, conductors and a connector.
  • the cover may also have a translucent window for protection of the carrier
  • Connecting element is now in the cover and thus can be arranged spaced from the carrier. This frees up space on the carrier, resulting in an equalization of the carrier
  • an electrical signal (voltage, current, etc., for example, as DC voltage / current or AC voltage / current) can be applied
  • an electrical-mechanical contact is used on an attachment of the cover to the carrier, so that it may be possible to dispense with a separate mechanical attachment. This results in a significant cost reduction.
  • Terminal element is a connector.
  • Under an externally accessible connection element can be understood in particular a connection element, which is normally accessible when mounted on a support cover or for a connection to an external electrical connection is provided.
  • Semiconductor light source at least one light emitting diode.
  • a color may be monochrome (e.g., red, green, blue, etc.) or multichrome (e.g., white). This can also be done by the at least one
  • LED emitted light is an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED).
  • Light emitting diodes can produce a mixed light; e.g. a white mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor
  • the phosphor may alternatively or additionally be arranged away from the light-emitting diode
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate (“submount").
  • the at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, e.g. at least one Fresnel lens,
  • organic LEDs can generally also be used.
  • OLEDs for example polymer OLEDs
  • Semiconductor light source e.g. have at least one diode laser.
  • the carrier may also be referred to as a substrate.
  • the carrier may be a printed circuit board or board, in particular a metal core board.
  • the wearer also likes one
  • the leadframe may be at least partially potted in the cover, adhered to the cover, hot staked to the cover, snapped onto the cover, etc.
  • Terminal element are integrated in the leadframe.
  • connection element e.g. in the sense of contact pins. This allows the connection element particularly simple
  • connection element in the form of a plug essentially only consists of the correspondingly shaped cover and freely protruding
  • Lines be formed as pins.
  • independent plug can be dispensed with. This in turn allows for a reduction in module height and in particular a reduction in the height of the cover. Also, a smaller number of parts of the cover and a higher design freedom of the connection element can be achieved.
  • Contact surface or short contact pin is formed. This allows a firm electrical-mechanical connection of the cover to the carrier, in particular by means of a Bonding by means of an electrically conductive adhesive or adhesive. It is particularly preferred that at least one electrically-mechanical contact is connected to the carrier by means of a so-called "pin-in-paste" connection or paste pressure connection.
  • electrically-mechanical contact is a freely projecting, directed in the direction of the carrier contact. This contact is thus in particular outside a bearing surface of
  • Contact be a straight or pin-shaped contact. Such a contact may, for example, be plugged into a corresponding socket of the carrier when connected to the carrier.
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact is formed as part of a clamping connection. This results in a secure electrical contact as well as a mechanically holding Clamping contact with the carrier or a matching counter element of the carrier.
  • this freely projecting electrical-mechanical contact has a clamping receptacle, in particular at its tip, of which a contact standing up from the support, e.g. pin-shaped upright
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact is formed as part of a latching connection. This results in a secure electrical contact as well as a mechanical
  • the latching receptacle can be arranged in particular at the tip of the contact.
  • a contact standing up from the support e.g.
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact is formed as part of an insulation displacement connection. This results in a secure electrical contact as well as a mechanical
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact is designed as a web to be clamped by means of a cutting edge of the carrier. It is also an embodiment that at least one freely projecting electrically-mechanical contact is formed as part of a Pressfit connection. It is one
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact is designed as a pressfit pin with a typical needle eye at its tip.
  • the pressfit pin can in particular be inserted directly into a metallically coated recess, in particular bore, of the carrier.
  • the Pressfit pin has to have such a length, the like with the needle eye or similar. protrudes beyond a bearing surface of the cover.
  • a pressfit pin may be connected to the carrier via a cold weld connection. Possibly. Insulation should be provided on a non-equipped back of the support.
  • a freely projecting electrically-mechanical contact can form part of a leadframe, which allows a particularly simple implementation.
  • a freely projecting electrically-mechanical contact may be a separately manufactured component that is subsequently connected to an electrical lead, e.g. one
  • Leadframe that is connected to the cover, e.g. is injected together. This allows use as well
  • the cover may also have at least one freely protruding, only mechanical contact.
  • This mechanical contact may be analogous to a particular electrical-mechanical contact as described above
  • At least one freely projecting electrically-mechanical contact forms part of a leadframe. This allows the entire
  • Line network of the cover by means of at least one, preferably exactly one, lead frames are formed.
  • the object is also achieved by a light module
  • the light module can be analogous to the
  • a fixed connection may, in particular, be understood to be a non-positive and / or positive connection via at least one electrical-mechanical contact, but also a cohesive connection.
  • This light module has the further advantage that the firm connection between the cover and the carrier without further connection measures, such as subsequent jamming, hot staking, etc., can get along.
  • Such a mating contact may for example have a spherical shape, for example for engagement in a cup-shaped receptacle a contact of the cover.
  • electrically-mechanical mating contact of the carrier is a device attached to the carrier device.
  • This can therefore be like other components, e.g. the at least one
  • electrically-mechanical mating contacts are mounted in a simple and design-technically flexible manner on the support.
  • electrically-mechanical mating contact component is an automatic assembly method (for example, "pick-and-place") accessible or is designed as a placement component. This further simplifies mounting on the carrier.
  • An arrangement of a serving as an electrically-mechanical mating contact device is further simplified if the device is a surface mountable device or SMD component. It can then be used together with other SMD components such as resistors etc. in a common
  • Step be soldered, e.g. in a reflow oven.
  • Fig.l shows a sectional side view of a lighting module according to a first embodiment with a carrier and a cover;
  • FIGs 2 to 7 show different possible electrical-mechanical connections of the carrier
  • FIG. 8 shows a sectional side view of a lighting module according to a second embodiment.
  • Fig.l shows a lighting module in the form of an LED module 11 with a support in the form of a printed circuit board 12, at the
  • Front multiple semiconductor light sources in the form of
  • Light emitting diodes 13 are arranged.
  • the light-emitting diodes 13 are arranged in a central region of the printed circuit board 12, and electronic components 14 are arranged in a ring around the light emitting diodes 13, e.g. Components of a
  • the electronic components 14 and the LEDs 13 are interconnected by printed conductors (o.Abb.) Of the circuit board 12. At least the electronic components 14 are formed as SMD components.
  • the electronic components 14 are covered by an annular cover 15 which surrounds the LEDs 13 laterally on the outside and rests on the edge of the circuit board 12. As a result, form the circuit board 12 and the Cover 15 a receiving space 17 for the electronic components 14.
  • the cover 15 may also have a
  • the cover 15 has at its outer edge 18 a
  • Contact pins 20 are formed as terminal portions or free ends of a lead frame 21 or lead frame.
  • the leadframe 21 is here as a metallic punched body, e.g. made of copper, which is bent accordingly.
  • Leadframe 21 is in the cover 15, which consists of plastic, shed or heat stalked. So it does not need to be provided as a separate component connector.
  • the electrical-mechanical connection 22, 23 serves firstly for electrical connection of the leadframe 21 and thus of the plug 19 with the
  • Circuit board 12 can therefore via the plug 19 of the cover
  • FIG. 2 shows in more detail a possible variant of an electrical-mechanical connection 22, 23.
  • the electrical-mechanical contact 22 of the cover 15 is a in the
  • Circuit board 12 projecting metal pin 32, which merges at its tip in a direction open in the direction of the circuit board 12 metallic terminal receptacle 33.
  • Circuit board 12 has a to a conductor of the
  • Circuit board 12 soldered metallic foot 35, from which a projecting in the direction of the cover 15 metal pin 36 goes off.
  • the metal pin 36 is inserted in the connected state of the cover 15 and printed circuit board 12 in the clamping receptacle 33 and is held there non-positively.
  • 3 shows a further possible variant of an electrical ⁇ mechanical connection 22, 23, in which now the electrically-mechanical contact 22, 41 of the cover 15 is formed as a metal pin 42, which extends almost to the circuit board.
  • the electrical-mechanical (counter) contact 23 of the printed circuit board 12 has the metallic foot 35, on which, however, now the terminal holder 33 is attached.
  • the electrical-mechanical connection 41, 44 thus represents a functional 'reverse analogy' to the electrical-mechanical connection 31, 34. Such a 'reverse analogy' can in principle be carried out for each electrical-mechanical connection 22, 23.
  • FIG. 4 shows in more detail a possible variant of an electrical-mechanical connection 22, 23.
  • the electrically-mechanical contact 22, 51 of the cover 15 has a protruding from the cover 15 in the direction of the circuit board 12 metal pin 32, which at its tip in an in
  • cup-shaped locking receptacle 52 passes.
  • the electrical ⁇ mechanical (counter) contact 23, 54 of the circuit board 12 has the foot 35, to which now a metallic ball 53 is attached as a counter-locking element.
  • a positive or non-positive and positive electrical-mechanical connection is created.
  • FIG. 5 shows in more detail a possible variant of an electrically-mechanical connection 22, 23.
  • the electrically-mechanical contact 22, 61 of the cover 15 has a protruding from the cover 15 in the direction of the circuit board 12 metal pin 62, which at its tip a
  • the thickening 62 is in a counter-contact 23, 64 serving, metallized
  • Thickening 63 can be achieved by a pressfit method in the
  • Passage 65 are fixed, resulting in a strong frictional connection, possibly even by means
  • the mating contacts 34, 44, 54, 64 may in particular be designed as components that are applied on the printed circuit board 12 in a dedicated manner.
  • the application may in particular have been carried out by means of a loading method, e.g. with "pick-and-place". For easy attachment of the
  • Mating contacts 34, 44, 54, 64 may be present as SMD components and thus soldered together with the electronic components 14.
  • FIG. 6 shows an electrical connection between a metal projecting freely in the direction of the printed circuit board 12
  • Connection 42, 35 causes no mechanical attachment of the cover 15 to the circuit board 12 and in particular in addition to the electrical-mechanical connections 22, 23 may be provided.
  • Cover 15 now has a resilient portion 73.
  • 8 shows a sectional side view of a further lighting module in the form of an LED module 81.
  • the LED module 81 is basically similar to the LED module 11 constructed, but now has an alternative or additional
  • Support surface 83 of the cover 84 are arranged.
  • the electrical-mechanical contacts 82 are located on the
  • the mechanical connection or attachment is achieved by connecting the electrical-mechanical contacts 82 to the circuit board by means of a "pin-in-paste" connection.
  • Such contacts 82 of the cover 84 have the advantage that they are mechanically more robust and are better protected against external influences.
  • a pressfit connection 61, 64 may be present.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

Beschreibung
Leuchtmodul und Abdeckung davon Die Erfindung betrifft eine Abdeckung zum Aufsatz auf einem mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückten Träger eines Leuchtmoduls. Die Erfindung betrifft ferner ein
Leuchtmodul, aufweisend einen mit mindestens einer
Halbleiterlichtquelle bestückten Träger und eine auf dem Träger aufgesetzte Abdeckung. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LED-Module.
Bei LED-Modulen der oben genannten Art wird eine Abdeckung auf eine Vorderseite eines als Leiterplatte ausgebildeten Trägers aufgesetzt und durch Kleben, Heißverstemmen,
Schrauben oder Kunststoff-Verquetschrippen mechanisch
verbunden. Die Abdeckung schützt auf dem Träger vorderseitig angeordnete elektronische Bauteile, Leiterbahnen und einen Steckverbinder. Die Abdeckung mag auch ein lichtdurchlässiges Fenster zum Schutz von auf dem Träger aufgebrachten
Leuchtdioden aufweisen. Hierbei ist jedoch nachteilig, dass die Leiterbahnen häufig komplex geführt werden müssen, was z.B. durch den Einsatz teurer mehrlagiger Leiterplatten realisierbar ist. Auch ist, insbesondere durch das
Vorhandensein des Steckers und die komplizierte
Leiterbahnführung, ein großer Träger notwendig. Die
Verwendung des Steckers bedeutet zumeist auch, dass dieser aufwändig mit den Leiterbahnen elektrisch verbunden werden muss, z.B. durch ein Anlöten von Verbindungskabeln.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Abdeckung zum Aufsatz auf einen mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückten Träger eines Moduls ("Leuchtmoduls")/ aufweisend mindestens ein von außen zugängliches elektrisches Anschlusselement zur elektrischen Versorgung der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle und mindestens einen elektrisch¬ mechanischen Kontakt zum Kontaktieren des Trägers, welcher Kontakt mit dem Anschlusselement elektrisch verbunden ist. Diese Abdeckung weist den Vorteil auf, dass das elektrische
Anschlusselement sich nun in der Abdeckung befindet und somit vom Träger beabstandet angeordnet werden kann. Dadurch wird Platz auf dem Träger frei was eine Entzerrung der
Leiterbahnen und/oder eine Verkleinerung des Trägers
ermöglicht. Mittels des elektrisch-mechanischen Kontakts kann ein elektrisches Signal (Spannung, Strom usw., z.B. als Gleichspannung/-strom oder Wechselspannung/-strom) an
grundsätzlich beliebiger Stelle auf den Träger geleitet werden. Dies ermöglicht eine elektrische Kontaktierung des Trägers nur an den Stellen, an denen sie benötigt wird. Die Leitungen bzw. Leitungsbahnen brauchen nicht mehr über den Träger entflochten zu werden. Dies wiederum ermöglicht ein einfacheres Platinenlayout. Ggf. können mehrlagige Träger vermieden werden. Auch braucht kein Stecker mehr mit dem Träger über Kabel verlötet zu werden. Dies wiederum ergibt weniger elektrische Verbindungsstellen, dadurch eine
geringere Ausfallgefahr und eine Verringerung der EMV.
Darüber hinaus dient ein elektrisch-mechanischer Kontakt auf einer Befestigung des Abdeckung an dem Träger, so dass ggf. auf eine gesonderte mechanische Befestigung verzichtet werden kann. Es ergibt sich so eine erhebliche Kostenreduzierung.
Es ist eine Weiterbildung, dass das elektrische
Anschlusselement ein Steckverbinder ist. Unter einem von außen zugänglichen Anschlusselement kann insbesondere ein Anschlusselement verstanden werden, welches bei auf einem Träger aufgesetzter Abdeckung normal zugänglich ist bzw. für einen Anschluss an eine externe elektrische Verbindung vorgesehen ist.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei
Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen
Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere
Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten
(Konversions-LED) . Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Leuchtdiode angeordnet sein
("Remote Phosphor") . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse,
Kollimator usw. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser aufweisen .
Der Träger mag auch als Substrat bezeichnet werden. Der Träger mag eine Leiterplatte oder Platine sein, insbesondere eine Metallkernplatine. Der Träger mag aber auch ein
Keramiksubstrat o.ä. sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Abdeckung mehrere
Kontakte zum Kontaktieren des Trägers sowie mindestens einen Leadframe zum Verbinden der Kontakte mit dem mindestens einen Anschlusselement aufweist. Dies ergibt den Vorteil, dass eine auch komplexere Leitungsstruktur auf eine einfache Weise an der Abdeckung anordenbar ist. Dies entlastet eine Führung von Leiterbahnen auf dem Träger weiter. Zudem ist ein Leadframe einfach und preiswert herstellbar und in die Abdeckung integrierbar .
Unter einem Leadframe mag insbesondere ein metallisches
Stanz- oder Ätzformteil verstanden werden, dessen freie Enden als elektrische Einzelkontakte oder Anschlüsse dienen können.
Der Leadframe mag beispielsweise zumindest teilweise in der Abdeckung vergossen sein, an die Abdeckung angeklebt sein, an der Abdeckung heißverstemmt , an die Abdeckung gerastet worden sein usw.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass Einzelkontakte des
Anschlusselements in den Leadframe integriert sind. In anderen Worten können freie Anschlussabschnitte oder
Anschlussbeine des Leadframes die Einzelkontakte des
Anschlusselements bilden, z.B. im Sinne von Kontaktstiften. Dadurch kann das Anschlusselement besonders einfach
ausgestaltet werden. Beispielsweise mag ein Anschlusselement in Form eines Steckers im Wesentlichen nur noch aus der entsprechend geformten Abdeckung und frei vorstehenden
Leitungen als Kontaktstiften gebildet sein. Auf einen
eigenständigen Stecker kann so verzichtet werden. Dies wiederum ermöglicht eine Verringerung einer Modulhöhe und insbesondere eine Verringerung einer Höhe der Abdeckung. Auch lässt sich so eine geringere Zahl der Teile der Abdeckung und eine höhere Designfreiheit des Anschlusselements erreichen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein elektrisch-mechanischer Kontakt als ein in einer
Auflagefläche der Abdeckung angeordneter Kontakt
(Kontaktfläche oder kurzer Kontaktstift) ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine feste elektrisch-mechanische Verbindung der Abdeckung mit dem Träger, insbesondere mittels einer Verklebung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers oder Haftmittels. Es wird besonders bevorzugt, dass mindestens ein elektrisch-mechanischer Kontakt mittels einer sog. "Pin in Paste"-Verbindung oder Pastendruckverbindung mit dem Träger verbunden ist.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens ein
elektrisch-mechanischer Kontakt ein frei vorstehender, in Richtung des Trägers gerichteter Kontakt ist. Dieser Kontakt ist also insbesondere außerhalb einer Auflagefläche der
Abdeckung angeordnet. Durch diese Ausgestaltung wird eine feste elektrisch-mechanische Verbindung mittels einer
linearen Bewegung oder Steckbewegung ermöglicht, wie sie insbesondere bei einem Aufsetzen der Abdeckung auf den Träger durchgeführt wird. Dies ermöglicht insbesondere eine feste, kleberfreie Verbindung zwischen Abdeckung und Träger. Ein solcher elektrisch-mechanischer Kontakt kann auch als ein "herabhängender" Kontakt bezeichnet werden. In einem besonders einfachen Fall kann der frei vorstehende
Kontakt ein geradliniger oder stiftförmiger Kontakt sein. Ein solcher Kontakt mag beispielsweise bei einer Verbindung mit dem Träger in einer entsprechenden Buchse des Trägers eingesteckt sein.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als ein
mechanisches Befestigungselement aufgebildet ist. Ein solcher frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt ist
speziell so geformt, dass er eine insbesondere mechanische Befestigung erlaubt, beispielsweise im Unterschied zu einem einfach geraden oder stiftförmigen elektrisch-mechanischen Kontakt . Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Teil einer Klemmverbindung ausgebildet ist. Es ergibt sich ein sicherer elektrischer Kontakt als auch ein mechanisch haltender Klemmkontakt mit dem Träger bzw. einem passenden Gegenelement des Trägers.
Es ist eine Weiterbildung, dass dieser frei vorstehende elektrisch-mechanische Kontakt eine Klemmaufnahme aufweist, insbesondere an seiner Spitze, Davon kann ein von dem Träger hochstehender Kontakt, z.B. stiftförmig hochstehender
Kontakt, bei einem Zusammenstecken aufgenommen werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Teil einer Rastverbindung ausgebildet ist. Es ergibt sich ein sicherer elektrischer Kontakt als auch ein mechanisch
besonders sicher haltender Klemmkontakt mit dem Träger bzw. einem passenden Gegenelement des Trägers.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt eine
Rastaufnahme aufweist. Die Rastaufnahme kann insbesondere an der Spitze des Kontakts angeordnet sein. In der Rastaufnahme kann ein von dem Träger hochstehender Kontakt, z.B.
stiftförmig hochstehender Kontakt mit kugelförmigem Ende, bei einem Zusammenstecken rastend aufgenommen werden. Es ergibt sich ein sicherer elektrischer Kontakt als auch ein
mechanisch besonders sicher haltender Klemmkontakt.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Teil einer Schneid-Klemm-Verbindung ausgebildet ist. Es ergibt sich ein sicherer elektrischer Kontakt als auch ein mechanisch
besonders sicher haltender Klemmkontakt mit dem Träger bzw. einem passenden Gegenelement des Trägers.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als mittels einer Schneide des Trägers zu klemmender Steg ausgebildet ist . Es ist außerdem eine Ausgestaltung dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Teil einer Pressfit-Verbindung ausgebildet ist. Es ist eine
Weiterbildung davon, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Pressfit-Stift mit einem typischen Nadelöhr an seiner Spitze ausgebildet ist. Der Pressfit-Stift kann insbesondere direkt in eine metallisch beschichtete Aussparung, insbesondere Bohrung, des Trägers eingeführt werden. Der Pressfit-Stift weist dazu eine solche Länge auf, das mit dem Nadelöhr o.ä. über eine Auflagefläche der Abdeckung hinausragt. Insbesondere ein Pressfit-Stift mag über eine Kaltschweißverbindung mit dem Träger verbunden sein. Ggf. ist eine Isolation auf einer nicht bestückten Rückseite des Trägers vorzusehen.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt federnd
ausgebildet ist, z.B. mittels eines als Federelement
ausgebildeten Abschnitts. Dies erleichtert eine sichere
Kontaktierung, da Herstellungstoleranzen einfach ausgleichbar sind. Insbesondere mag so eine positionstolerante Aufbringung der Abdeckung und/oder eine Vorzentrierung der Verbindung von einem elektrisch-mechanischem Kontakt der Abdeckung und einem Gegenkontakt des Trägers ermöglicht werden.
Allgemein kann ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt einen Teil eines Leadframes darstellen, was eine besonders einfache Umsetzung ermöglicht. Alternativ oder zusätzlich mag ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt ein separat hergestelltes Bauteil sein, dass erst nachträglich mit einer elektrischen Leitung, z.B. einem
Leadframe, der Abdeckung verbunden wird, z.B. gemeinsam umspritzt wird. Dies ermöglicht eine Verwendung auch
kompliziert geformter elektrisch-mechanischer Kontakte.
Allgemein kann die Abdeckung auch mindestens einen frei vorstehenden, nur mechanischen Kontakt aufweisen. Dieser nurmechanische Kontakt mag insbesondere analog zu einem elektrisch-mechanischen Kontakt wie oben beschrieben
ausgebildet sein, aber keine elektrische Leitungsfunktion aufweisen, z.B. nicht aus Metall bestehen oder nicht an ein elektrisches Leitungsnetzwerk abgeschlossen sein.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt einen Teil eines Leadframes darstellt. Dadurch kann das gesamte
Leitungsnetzwerk der Abdeckung mittels mindestens eines, bevorzugt genau eines, Leadframes gebildet werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Leuchtmodul,
aufweisend einen mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle bestückten Träger und eine auf dem Träger aufgesetzte
Abdeckung wie oben beschrieben, wobei mindestens ein
elektrisch-mechanischer Kontakt der Abdeckung mit dem Träger fest verbunden ist. Das Leuchtmodul kann analog zu der
Abdeckung ausgebildet werden und ergibt die gleichen
Vorteile .
Unter einer festen Verbindung kann insbesondere eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung über mindestens einen elektrisch-mechanischen Kontakt verstanden werden, aber auch eine Stoffschlüssige Verbindung. Dieses Leuchtmodul weist den weiteren Vorteil auf, dass die feste Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Träger ohne weitere Verbindungsmaßnahmen, wie nachträglichen Verklemmen, Heißverstemmen usw., auskommen kann .
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Leuchtmodul mindestens einen zu einem frei vorstehenden elektrisch-mechanischen Kontakt der Abdeckung passenden elektrisch-mechanischen
Gegenkontakt aufweist. So kann auf einfache Weise eine elektrische, mechanische und/oder elektrisch-mechanische Verbindung zwischen Träger und Abdeckung hergestellt werden. Ein solcher Gegenkontakt mag beispielsweise eine Kugelform aufweisen, z.B. zum Eingriff in eine becherförmige Aufnahme eines Kontakts der Abdeckung. Der Eingriff kann
kraftschlüssig und/oder formschlüssig, z.B. rastend, sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein
elektrisch-mechanischer Gegenkontakt des Trägers ein an dem Träger angebrachtes Bauelement ist. Dieses kann also wie andere Bauelemente, z.B. die mindestens eine
Halbleiterlichtquelle und/oder ein elektronisches Bauteil, auf dem Träger angebracht werden. Dadurch können die
elektrisch-mechanischen Gegenkontakte auf einfache und designtechnisch flexible Weise auf dem Träger angebracht werden .
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens ein als
elektrisch-mechanischer Gegenkontakt dienendes Bauelement einem automatischen Bestückungsverfahren (z.B. "Pick-and- Place") zugänglich ist bzw. als ein Bestück-Bauelement ausgebildet ist. Dies vereinfacht eine Montage an dem Träger weiter .
Eine Anordnung eines als elektrisch-mechanischer Gegenkontakt dienenden Bauelements wird weiter vereinfacht, falls das Bauelement ein oberflächenmontierbares Bauelement oder SMD- Bauelement ist. Es kann dann zusammen mit anderen SMD- Bauelementen wie Widerständen usw. in einem gemeinsamen
Verfahrensschritt aufgelötet werden, z.B. in einen Reflow- Ofen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der elektrisch- mechanische Kontakt der Abdeckung und der passende
elektrisch-mechanische Gegenkontakt des Trägers eine
kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindung bilden.
Allgemein werden die Kontakte der Abdeckung und die passenden Gegenkontakte des Trägers bei Aufsatz der Abdeckung
zusammengebracht . Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Leuchtmodul gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Träger und einer Abdeckung;
Fig.2 bis 7 zeigen unterschiedliche mögliche elektrisch- mechanische Verbindungen von Träger und
Abdeckung des Leuchtmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ;
Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Leuchtmodul gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Fig.l zeigt ein Leuchtmodul in Form eines LED-Moduls 11 mit einem Träger in Form einer Leiterplatte 12, an deren
Vorderseite mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von
Leuchtdioden 13 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 13 sind in einem zentralen Bereich der Leiterplatte 12 angeordnet, und ringförmig um die Leuchtdioden 13 herum sind elektronische Bauelemente 14 angeordnet, z.B. Bauelemente einer
Treiberschaltung zum Ansteuern der Leuchtdioden 13. Die elektronischen Bauelemente 14 und die Leuchtdioden 13 sind durch Leiterbahnen (o.Abb.) der Leiterplatte 12 miteinander verbunden. Zumindest die elektronischen Bauelemente 14 sind als SMD-Bauteile ausgebildet.
Die elektronischen Bauelemente 14 sind von einer ringförmigen Abdeckung 15 abgedeckt, welche die Leuchtdioden 13 seitlich außenseitig umgibt und randseitig auf der Leiterplatte 12 aufliegt. Dadurch bilden die Leiterplatte 12 und die Abdeckung 15 einen Aufnahmeraum 17 für die elektronischen Bauelemente 14. Die Abdeckung 15 mag auch eine
lichtdurchlässige Abdeckplatte (o.Abb.) zur Überwölbung der Leuchtdioden 13 aufweisen.
Die Abdeckung 15 weist an ihrem äußeren Rand 18 ein
elektrisches Anschlusselement in Form eines in die Abdeckung integrierten Steckers 19 mit Kontaktstiften 20 auf. Die
Kontaktstifte 20 sind als Anschlussabschnitte oder freie Enden eines Leadframes 21 oder Leiterrahmens ausgebildet. Der Leadframe 21 liegt hier als ein metallischer Stanzkörper, z.B. aus Kupfer, vor, der entsprechend gebogen ist. Der
Leadframe 21 ist in der Abdeckung 15, die aus Kunststoff besteht, vergossen oder damit heißverstemmt . Es braucht also kein Stecker als separates Bauteil bereitgestellt zu werden.
Andere Anschlussabschnitte oder freie Enden des Leadframes 21 bilden einen jeweiligen elektrisch-mechanischen Kontakt 22 oder sind zumindest mit einem solchen elektrisch-mechanischen Kontakt 22 verbunden, der zusammen mit einem passenden elektrisch-mechanischen Gegenkontakt 23 der Leiterplatte 12 eine jeweilige elektrisch-mechanische Verbindung 22, 23 zu der Leiterplatte 12 herstellt. Die elektrisch-mechanische Verbindung 22, 23 dient erstens zur elektrischen Verbindung des Leadframes 21 und damit des Steckers 19 mit der
Leiterplatte 12 und damit mit den elektronischen Bauelementen
14 und den Leuchtdioden 13. Die Leuchtdioden 13 der
Leiterplatte 12 können also über den Stecker 19 der Abdeckung
15 elektrisch versorgt werden. Zweitens bewirkt die
elektrisch-mechanische Verbindung 22, 23 eine Befestigung der Abdeckung 15 an der Leiterplatte 12.
Fig.2 zeigt detaillierter eine mögliche Variante einer elektrisch-mechanische Verbindung 22, 23. Der elektrisch- mechanische Kontakt 22 der Abdeckung 15 ist ein in dem
Aufnahmeraum 17 frei in Richtung der Leiterplatte 12
vorstehender Kontakt. Hier weist der elektrisch-mechanische Kontakt 22, 31 der Abdeckung 15 einen aus der Abdeckung 15 in Richtung der
Leiterplatte 12 ragenden Metallstift 32 auf, welcher an seiner Spitze in eine in Richtung der Leiterplatte 12 offene metallische Klemmaufnahme 33 übergeht.
Der elektrisch-mechanische (Gegen-) Kontakt 23, 34 der
Leiterplatte 12 weist einen an eine Leiterbahn der
Leiterplatte 12 angelöteten metallischen Fuß 35 auf, von dem ein in Richtung der Abdeckung 15 ragender Metallstift 36 abgeht. Der Metallstift 36 ist im verbundenen Zustand von Abdeckung 15 und Leiterplatte 12 in die Klemmaufnahme 33 eingeschoben und wird dort kraftschlüssig gehalten. Fig.3 zeigt eine weitere mögliche Variante einer elektrisch¬ mechanischen Verbindung 22, 23, bei der nun der elektrischmechanische Kontakt 22, 41 der Abdeckung 15 als Metallstift 42 ausgebildet ist, welche fast bis zur der Leiterplatte reicht. Der elektrisch-mechanische (Gegen-) Kontakt 23 der Leiterplatte 12 weist den metallischen Fuß 35 auf, an welchem jedoch nun die Klemmaufnahme 33 angebracht ist. Dadurch kann der Metallstift 42 kraftschlüssig in die Klemmaufnahme 33 eingesteckt werden. Die elektrisch-mechanische Verbindung 41, 44 stellt somit eine funktionale 'Umkehranalogie' zu der elektrisch-mechanischen Verbindung 31, 34 dar. Eine solche 'Umkehranalogie' kann grundsätzlich für jede elektrischmechanische Verbindung 22, 23 durchgeführt werden.
Fig.4 zeigt detaillierter noch eine mögliche Variante einer elektrisch-mechanischen Verbindung 22, 23. Hier weist der elektrisch-mechanische Kontakt 22, 51 der Abdeckung 15 einen aus der Abdeckung 15 in Richtung der Leiterplatte 12 ragenden Metallstift 32 auf, welcher an seiner Spitze in eine in
Richtung der Leiterplatte 12 offene metallische,
becherförmige Rastaufnahme 52 übergeht. Der elektrisch¬ mechanische (Gegen- ) Kontakt 23, 54 der Leiterplatte 12 weist den Fuß 35 auf, an dem nun eine metallische Kugel 53 als Rastgegenelement befestigt ist. Bei einem Aufsetzen der Abdeckung 15 auf der Leiterplatte 12 rastet die Kugel 53 in der Rastaufnahme 52 ein. So wird eine formschlüssige oder kraft- und formschlüssige elektrisch-mechanische Verbindung geschaffen .
Fig.5 zeigt detaillierter noch eine mögliche Variante einer elektrisch-mechanische Verbindung 22, 23. Hier weist der elektrisch-mechanische Kontakt 22, 61 der Abdeckung 15 einen aus der Abdeckung 15 in Richtung der Leiterplatte 12 ragenden Metallstift 62 auf, welcher an seiner Spitze eine
nadelöhrartige Verdickung 62 aufweist. Die Verdickung 62 ist in eine als Gegenkontakt 23, 64 dienende, metallisierte
Durchführung 65 der Leiterplatte 12 eingeführt. Der Kontakt 61 steht also in Richtung des Trägers 12 über die Abdeckung 15 bzw. deren Auflagefläche hinaus. Die nadelöhrartige
Verdickung 63 kann durch ein Pressfit-Verfahren in der
Durchführung 65 befestigt werden, wodurch sich eine starke reibschlüssige Verbindung ergibt, ggf. sogar mittels
Kaltschweißens wie z.B. durch Reibschweißen. Insbesondere in dieser Variante kann eine Rückseite der Leiterplatte 12 mit einer elektrischen Isolierschicht (o.Abb.) belegt sein.
Die Gegenkontakte 34, 44, 54, 64 mögen insbesondere als auf der Leiterplatte 12 dediziert aufgebrachte Bauelemente ausgebildet sein. Die Aufbringung kann insbesondere mittels eines Bestückungsverfahrens durchgeführt worden sein, z.B. mit "Pick-and-Place" . Zur einfachen Befestigung der
Gegenkontakte 34, 44, 54, 64 können diese als SMD-Bauteile vorliegen und somit zusammen mit den elektronischen Bauteilen 14 verlötet werden.
Fig.6 zeigt eine elektrische Verbindung zwischen einem frei in Richtung der Leiterplatte 12 ragenden metallischen
Kontaktstift 42 der Abdeckung 15, welche einfach an einen Fuß 35 angepresst ist. Der Fuß 35 mag auch ein einfaches
Kontaktfeld der Leiterbahnen sein. Diese elektrische
Verbindung 42, 35 bewirkt keine mechanische Befestigung der Abdeckung 15 an der Leiterplatte 12 und mag insbesondere zusätzlich zu den elektrisch-mechanischen Verbindungen 22, 23 vorgesehen sein.
Fig.7 zeigt eine Abwandlung der elektrischen Verbindung 42, 35 aus Fig.6 dahingehend, dass der Kontaktstift 72 der
Abdeckung 15 nun einen federnd ausgebildeten Abschnitt 73 aufweist. Dadurch können Herstellungs- und Montagetoleranzen besonders effektiv ausgeglichen werden. Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein weiteres Leuchtmodul in Form eines LED-Moduls 81. Das LED- Modul 81 ist grundsätzlich ähnlich zu dem LED-Modul 11 aufgebaut, weist aber nun alternativ oder zusätzlich
elektrisch-mechanische Kontakte 82 auf, welche in einer
Auflagefläche 83 der Abdeckung 84 angeordnet sind. Die elektrisch-mechanischen Kontakte 82 liegen auf den
Leiterbahnen bzw. an damit verbundenen Kontaktstellen der Leiterplatte 85 auf und gehen so eine elektrische Verbindung ein. Die mechanische Verbindung oder Befestigung wird dadurch erreicht, dass die elektrisch-mechanischen Kontakte 82 mittels einer "Pin-in-Paste"-Verbindung mit der Leiterplatte verbunden sind. Solche Kontakte 82 der Abdeckung 84 weisen den Vorteil auf, dass sie mechanisch robuster sind und besser gegenüber äußeren Einflüssen geschützt sind.
Auch mag z.B. eine Pressfit-Verbindung 61, 64 vorhanden sein.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So mögen die Kontakte und/oder Gegenkontakte allgemein einen federnd ausgebildeten Abschnitt ausweisen. , n
15
Bezugs zeichenliste
11 LED-Modul
12 Leiterplatte
13 Leuchtdiode
14 elektronisches Bauelement
15 Abdeckung
17 Aufnähmeräum
18 äußerer Rand
19 Stecker
20 Kontaktstift
21 Leadframe
22 elektrisch-mechanischer Kontakt
23 elektrisch-mechanischer Gegenkontakt
31 elektrisch-mechanischer Kontakt
32 Metallstift
33 Klemmaufnahme
34 elektrisch-mechanischer Gegenkontakt
35 metallischer Fuß
36 Metallstift
41 elektrisch-mechanischer Kontakt
42 Metallstift
44 elektrisch-mechanischer Gegenkontakt
51 elektrisch-mechanischer Kontakt
52 Rastaufnähme
53 metallische Kugel
54 elektrisch-mechanischer Gegenkontakt
61 elektrisch-mechanischer Kontakt
62 Metallstift
64 elektrisch-mechanischer Gegenkontakt
65 Durchführung
72 Kontaktstift
73 Abschnitt
81 LED-Modul , ,
10 elektrisch-mechanischer Kontakt Auflagefläche
Abdeckung
Leiterplatte

Claims

Patentansprüche
1. Abdeckung (15; 84) zum Aufsatz auf einen mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (13) bestückten Träger (12; 85) eines Leuchtmoduls (11; 81), aufweisend
- mindestens ein von außen zugängliches elektrisches Anschlusselement (19), insbesondere Steckverbinder, zur elektrischen Versorgung der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (13),
- mindestens einen elektrisch-mechanischen Kontakt (22;
31; 41; 51; 61; 82) zum Kontaktieren des Trägers (12; 85), welcher Kontakt (22; 31; 41; 51; 61; 82) mit dem Anschlusselement (19) elektrisch verbunden ist.
2. Abdeckung (15; 84) nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung mehrere Kontakte (22; 31; 41; 51; 61; 35, 42; 35, 72; 82) zum Kontaktieren des Trägers (12; 85) sowie
mindestens einen Leadframe (21) zum Verbinden der
Kontakte (22; 31; 41; 51; 61; 35, 42; 35, 72; 82) mit dem mindestens einen Anschlusselement (19) aufweist.
3. Abdeckung (15; 84) nach Anspruch 2, wobei Einzelkontakte (20) des Anschlusselements (19), insbesondere
Kontaktstifte, in den Leadframe (21) integriert sind.
4. Abdeckung (84) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein elektrisch-mechanischer Kontakt (82) als ein in einer Auflagefläche (83) der Abdeckung (84) angeordneter Kontakt ausgebildet ist.
5. Abdeckung (15) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein elektrisch-mechanischer Kontakt (22; 31; 41; 51; 61) ein frei vorstehender, in Richtung des Trägers (12) gerichteter Kontakt ist.
6. Abdeckung (15) nach Anspruch 5, wobei mindestens ein
frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als ein mechanisches Befestigungselement (31; 51; 61) ausgebildet ist.
Abdeckung (15) nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt (31; 41; 51) als Teil einer Klemmverbindung (31, 34; 41, 44) oder Rastverbindung (51; 54) ausgebildet ist .
Abdeckung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei mindestens ein frei vorstehender elektrisch-mechanischer Kontakt als Teil einer Schneid-Klemm-Verbindung oder einer Pressfit-Verbindung ausgebildet ist.
Abdeckung (15; 84) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei mindestens ein Kontakt (22; 31; 41; 51; 61; 35, 42; 35, 72; 82) einen Teil eines Leadframes (21)
darstellt .
Leuchtmodul (11; 81), aufweisend
- einen mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle (13) bestückten Träger (12) und
- eine auf dem Träger (12) aufgesetzte Abdeckung (15;
84) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei
- mindestens ein elektrisch-mechanischer Kontakt (22;
31; 41; 51; 61) der Abdeckung (15; 84) mit dem Träger (12) fest verbunden ist.
Leuchtmodul nach Anspruch 10 mit einer Abdeckung (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, aufweisend mindestens einen zu einem frei vorstehenden elektrisch-mechanischen Kontakt (22; 31; 41; 51; 61; 82) der Abdeckung (15) passenden elektrisch-mechanischen Gegenkontakt (23; 34; 44; 54; 64) .
Leuchtmodul nach Anspruch 11, wobei mindestens ein elektrisch-mechanischer Gegenkontakt (23; 34; 44; 54) des Trägers (12) ein an dem Träger (12) angebrachtes Bauelement ist.
Leuchtmodul nach einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei der elektrisch-mechanische Kontakt (22; 31; 41; 51; 61; 82) der Abdeckung (15; 84) und der passende elektrischmechanische Gegenkontakt (23; 34; 44; 54; 64) des
Trägers (15; 84) eine kraftschlüssige und/oder
formschlüssige Verbindung bilden.
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