[0001] Die Erfindung betrifft ein Anschlusselement zur elektrischen Anbindung einer LED,
die auf einer Platine angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern
Kontaktfelder aufweist.
[0002] LED's werden zunehmend häufiger in der Leuchtenindustrie als Ersatz für herkömmliche
Lichtquellen, wie Glühlampen und Leuchtstofflampen, eingesetzt, um insbesondere energiesparende
und miniaturisierende Beleuchtung zu realisieren. Beispiel für solche Beleuchtungen
sind Treppenstufenbeleuchtungen, Not- und Richtungsweisende Beleuchtungen zum Kenntlichmachen
von Rettungswegen aber auch in Fußböden eingelassene Leuchten zu dekorativen Zwecken.
Darüber hinaus gewinnt die LED als Leuchtmittel zum Ersatz der herkömmlichen Raum-
und Gebäudeausleuchtung vermehrt Bedeutung. Leuchten unter Nutzung von auf einer Platine
angeordneten LED's sind beispielsweise aus
DE 10 2004 004 779 A1 oder
US 7,182,627 B1 bekannt.
[0003] Leuchtstarke LED's, wie sie vermehrt eingesetzt werden, haben jedoch eine höhere
Verlustleistung, die sich in Form von Wärmeabgabe bemerkbar macht. Da LED's sehr wärmeempfindlich
sind und insbesondere die Lebensdauer durch erhöhte Wärmezufuhr sinkt, muss eine effektive
Kühlung gewährleistet werden. Hierzu ist man vielfach dazu übergegangen, die LED auf
einer Platine zu montieren, deren Material, beispielsweise Aluminium, eine gute Wärmeleiteigenschaft
besitzt. Die auf einer solchen Platine montierte LED wird zumeist unter Vermittlung
einer sogenannten Wärmeleitpaste auf einem als Kühlkörper geeigneten Träger aufgesetzt.
Dies gewährleistet ebenfalls eine effektive Wärmeabfuhr und dient somit als sogenannter
Wärmesumpf.
[0004] Für bestimmte Einsatzzwecke hat es sich seitens der Hersteller eingebürgert, eine
Einzel-LED auf einer sogenannten Sternplatine aufzubringen, welche mit Lötzinn versehene
Kontaktfelder aufweist. Die einzelnen Sternstrahle sind durch im Wesentlichen teilkreisförmige
Ausschnitte voneinander getrennt. Durch diese hindurch können Schraubenschäfte geführt
werden, so dass der Schraubenkopf auf der Platine aufliegt und diese am Tragkörper
hält. Die elektrischen Anschlusskabel werden mit Hilfe von gebräuchlichen Löttechniken
auf den Kontaktfeldern aufgelötet.
[0005] Die Leuchtenindustrie, welche derartige LED's zur Herstellung einsetzt, bevorzugt
jedoch eine lötfreie Anbindung der Anschlusskabel, da dies montagetechnisch erhebliche
Erleichterungen bedeutet und den einfachen Austausch defekter LED's ermöglicht.
[0006] Eine solche lötfreie Anschlusstechnik offenbart
US 2007/0070631 A1, bei welcher mehrere auf einer Platine angeordnete LED's mittels geeigneter Anschlusstechnik
in konventionelle Lampenhalter von Leuchtstofflampen einsetzbar sind. Die Lösung mag
speziell für den Ersatz von Leuchtstoffröhren geeignet sein, eignet sich jedoch nicht
für andere Einsatzzwecke.
[0007] Eine weitere lötfreie elektrische Anbindung von LED's im Kfz-Bereich offenbart
US 2003/0183417 A1, welche eine bajonettartige Festlegung einer LED vorschlägt, wobei die LED hier keine
Platine aufweist.
[0008] Ebenfalls eine lötfreie elektrische Anbindung bei einer platinenlosen LED schlägt
DE 87 11 882 U1 vor.
[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Anschlusselement für auf einer Platine, insbesondere
Sternplatine angeordnete LED zu schaffen, die eine lötfreie und einfach zu handhabende
Anbindung der elektrischen Anschlusskabel ermöglicht.
[0010] Gelöst wird die Aufgabe von einem Anschlusselement mit den Merkmalen des Anspruches
1, insbesondere mit den kennzeichnenden Merkmalen, wonach das Anschlusselement Kontaktelemente
zur Anordnung auf den Kontaktfeldern aufweist, die eine lötfreie Anbindung von Anschlusskabeln
ermöglichen.
[0011] Bei den Kontaktelementen kann es sich beispielsweise um Andruckkontakte handeln,
die auf den Kontaktfeldern der Platine aufsitzen und Kontaktklemmen in Form von Steckanschlüssen
zur Anbindung der Anschlusskabel tragen. Ein solches Anschlusselement ermöglicht es
der Leuchtenindustrie gängige schraubenlose und lötfreie Anbindungstechniken zur Spannungsversorgung
der LED zu nutzen.
[0012] Demgemäß kennzeichnet sich eine bevorzugte Ausführungsform dadurch, dass das Anschlusselement
die Platine zumindest im Bereich der Kontaktfelder überfängt und die die Platine überfangenden
Bereiche des Anschlusselementes Kontaktelemente in Form von Andruckkontakten zur Auflage
auf den Kontaktfeldern halten, insbesondere wenn die Kontaktelemente Kontaktklemmen
zum lötfreien und/oder schraubenlosen Anschluss von Anschlusskabeln aufweisen.
[0013] Die Herstellung von Leuchten lässt sich weiter vereinfachen, wenn das Anschlusselement
die Platine zwischen sich und einem Gegenlager, insbesondere einem Kühlkörper oder
einem beliebigen Tragelement hält und somit dem elektrischen Anschluss der LED und
der Befestigung der LED dient, wobei das Anschlusselement insbesondere der Anbindung
einer LED-Platine dient, die als Sternplatine ausgebildet ist.
[0014] Eine weitere Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, dass das Anschlusselement
im Wesentlichen ringförmig ist und zur Platine hin offene Gehäuseschalen zur Aufnahme
der Kontaktelemente aufweist und die Gehäuseschalen zusätzlich Einführöffnungen zur
Aufnahme von Anschlusskabeln ausbilden. Dabei gewährleisten die Gehäuseschalen einen
sicheren Sitz der Kontaktelemente in dem Anschlusselement und zusätzlich eine elektrische
Isolierung.
[0015] Es ist vorgesehen, dass das Anschlusselement Ausnehmungen zur Aufnahme von Befestigungsmitteln,
insbesondere Schrauben aufweist, mittels derer das Anschlusselement festlegbar ist.
[0016] Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher die Ausnehmungen des Anschlusselementes
mit den Strahlzwischenräumen der sternförmigen Platine fluchten, so dass die Befestigungsmittel
zur Festlegung der Platine direkt in das Gegenlager eingreifen. Mit einem solchen
Anschlusselement lässt sich die Kontaktierung zwischen Anschlusselement und den Kontaktfeldern
der LED-Platine sowie die Befestigung der LED in einem Arbeitsgang erledigen, was
die Leuchtenfertigung wesentlich vereinfacht.
[0017] In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die LED mittels eines Sockels
auf der Platine angeordnet ist, der eine bestimmte Außenkontur besitzt und dass das
Anschlusselement eine zumindest teilweise Konturkongruenz zur zentrierten Ausrichtung
des Anschlusselementes bezüglich der LED aufweist. So ist gewährleistet, dass das
Anschlusselement korrekt auf der Platine angeordnet ist.
[0018] Dabei kann das Anschlusselement in einer weiteren Ausführungsform derart ausgebildet
sein, dass es an mehrere unterschiedliche Außenkonturen verschiedener LED-Sockel angepasst
ist, womit ein und dasselbe Anschlusselement sich auf verschiedenen Platinen zentrieren
lässt. So lässt sich für mehrere unterschiedliche LED's ein gemeinsames Anschlusselement
fertigen, was für die Fertigung wie auch für die Distribution solcher Anschlusselemente
von erheblichem Vorteil ist.
[0019] Wenn gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, dass das Anschlusselement
ein Tragteil aufweist, welches das Licht der LED beeinflussende Vorrichtungen, insbesondere
das Licht richtende Optiken, hält, spielt die vorgenannte Zentriervorrichtung darüber
hinaus die wesentliche Rolle, dass eine solche Lichtbeeinflussende Vorrichtung korrekt
über der LED angeordnet ist. Außerdem werden bislang verwendete Halter diverser Optiken,
die das Licht der LED richten, insbesondere bündeln oder streuen, in das Anschlusselement
integriert, was die Zahl der Bauteile wesentlich verringert und die Herstellung vorkonfektionierter
Einheiten ermöglicht.
[0020] Dabei ist vorgesehen, dass das Tragteil einstückig mit dem Anschlusselement verbunden
ist oder dass das Tragteil lösbar am Anschlusselemente festgelegt ist. Im letzteren
Falle ist vorgesehen, dass das Tragteil und das Anschlusselement zur lösbaren Festlegung
aneinander Rastmittel ausbilden.
[0021] Wenn sich Tragteil und Anschlusselement voneinander lösen lassen, besteht die Möglichkeit,
Anschlusselemente inklusive Optikhalter nach einem Baukastensystem vorzufertigen und
zur Verfügung zu stellen.
[0022] Weitere Vorteile der Erfindung sowie ein besseres Verständnis ergeben sich aus der
folgenden Zeichnungsbeschreibung. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Explosionsansicht einer LED-Leuchte mit erfindungsgemäßen Anschlusselement und
Optikhalter, montiert auf einen ebenen Träger,
- Fig. 2
- die Leuchte gemäß Fig. 1 in zusammengesetztem Zustand,
- Fig. 3
- das erfindungsgemäße Anschlusselement gemäß Fig. 1,
- Fig. 4
- die Leuchte gemäß Fig. 2 in teilweise aufgebrochener Darstellung,
- Fig. 5
- und 6 LED's mit unterschiedlichen Sockelaußenkonturen auf je einer Sternplatine mit
zugehörigem Anschlusselement,
- Fig. 7
- LED auf Sternplatine mit einem Universalanschlusselement.
[0023] In den Figuren ist eine LED-Leuchte insgesamt mit der Bezugsziffer 10 versehen. Die
Leuchte 10 umfasst eine Sternplatine 12 mit darauf angeordneter LED 13, ein mittels
Schrauben 14 auf dem Leuchtenträger montierbares Anschlusselement 15, welches der
lötfreien Anbindung von Anschlusskabeln 16 dient, einen Optikhalter 17 und eine Optik
18, montiert auf einen Leuchtenträger 11.
[0024] Der Leuchtenträger 11 hat für die Leuchte 10 eine Doppelfunktion. Zum einen ist die
Leuchte 10 mittels der Schrauben 14 auf dem Leuchtenträger befestigt, zum anderen
dient der Leuchtenträger der Abfuhr der Wärme, welche beim Betrieb der LED 13 entsteht.
Daher ist der Leuchtenträger 11 wie auch die Sternplatine 12 aus einem gut wärmeleitfähigen
Material, zumeist aus Aluminium, gefertigt. Zur Aufnahme der Schäfte 19 der Befestigungsschrauben
14 dienen Bohrungen 20.
[0025] Der Sternplatine 12 ist vorliegend sechsstrahlig ausgebildet, wobei jeder Strahl
21 der Sternplatine 12 durch eine im Wesentlichen teilkreisförmige Ausnehmung 22 von
seinem jeweils benachbarten Strahl beabstandet ist. Auf der Oberseite der Sternplatine
ist die LED 13 in einem LED-Sockel 23 angeordnet und steht über Kontaktfüße 24 und
nicht dargestellte Leiterbahnen mit Kontaktfeldern 25, die ebenfalls auf der Oberseite
der Sternplatine 12 befindlich sind, in Verbindung.
[0026] Die Kontaktfelder 25 sind üblicherweise mit Lötzinn belegt, um auf einfache Weise
eine Lötverbindung mit Anschlusskabeln einzugehen. Solche Kontaktfelder 25 lassen
sich auch als Lötfelder bezeichnen.
[0027] Das erfindungsgemäße Anschlusselement 15 ist im wesentlichen ringförmig ausgebildet
und sitzt im zusammengesetzten Leuchtenzustand gemäß Fig. 2 auf der Sternplatine 12
auf. Der Ringinnenraum 26, der von einem Kragenelement 27 umgeben ist, dient zur Aufnahme
der LED 13 samt Sockel 23.
[0028] Das Kragenelement 27 bildet zunächst zwei Gehäuseschalen 28 in sich gegenüberliegenden
Umfangsbereichen und dazwischen liegend zur Kooperation mit dem Optikhalter 17 vorgesehene
Rastelemente in Form von nach innen weisenden Rastnasen 29 aus. Jede Gehäuseschale
28 ist zur Sternplatine 12 hin geöffnet und weist zur Außenseite des Kragenelementes
27 hin Anschlusskabeleinführöffnungen 30 auf, durch welche abisolierte Enden 31 der
Anschlusskabel 16 in eine in den Gehäuseschalen 28 einliegende Kontaktklemme eingeführt
werden. Zur Positionierung des Anschlusselementes 15 auf der Sternplatine 12 bildet
das Kragenelement 27 Positionierungsnasen 32 aus, welche bei Auflage auf der Sternplatine
12 in zwei sich gegenüberliegende Ausnehmungen 22 eingreifen. Ebenfalls mit Ausnehmungen
22 fluchtend bildet auch das Anschlusselement 15 teilkreisförmige Ausnehmungen 33
aus, vorliegend zwei.
[0029] Der Optikhalter 17 ist ein im wesentlichen kreisringförmiges Element, welches auf
seiner zur Platine 12 hin weisenden Unterseite zunächst Gegenrastnasen 34 ausbildet,
mittels derer er über die kragenelementseitigen Rastnasen 29 auf dem Anschlusselement
15 aufrastbar ist. Zur Oberseite hin gerichtete Rastelemente 35 dienen der Halterung
der Optik 18. Die Kontur des Optikelementes 18 aufnehmende Halteteile 36, Positionierungsnuten
37 oder Positionierungsstege 38 dienen der korrekten Lageausrichtung der Optik 18.
[0030] In Fig. 3 ist noch einmal das Anschlusselement 15 dargestellt, wobei die zum Betrachter
weisende Gehäuseschale 28 teilweise aufgebrochen ist und die Ansicht auf das innenliegende
Kontaktelement 39 gestattet.
[0031] Das Kontaktelement 39 weist einen Andruckkontakt in Form eines zur Sternplatine 12
gerichteten Federbeinchens 40 auf, das zur Auflage auf Kontakt- bzw. Lötfeldern 25
vorgesehen ist. Ein im Bereich der Anschlusskabeleinführöffnung 30 gelegener Klemmschenkel
41 des Kontaktelementes 39 hat als Gegenlager einen Kontaktschenkel 42. Der Klemmschenkel
41 ist gegen die Kontaktschenkel 42 federrückstellelastisch vorgespannt und wird beim
Einführen des abisolierten Endes 31 eines Anschlusskabels 16 aus einer Ruhelage verdrängt.
Er hält das Anschlusskabel 16 elektrisch kontaktierend gegen die Einschubrichtung
fest.
[0032] Der Zusammenbau der in den Fig. 2 und 4 dargestellten LED-Leuchte geschieht wie folgt:
[0033] Die Sternplatine 12 wird auf den Leuchtenträger 11 aufgesetzt, so dass teilkreisförmige
Ausnehmungen 22 fluchtend über den Bohrungen 20 des Leuchtenträgers 11 angeordnet
sind. Auf die Sternplatine 12 wird das Anschlusselement 15 aufgesetzt, wobei Positionierungsnasen
32 in Ausnehmungen 22 der Sternplatine 12 eingreifen. Dies gewährleistet den korrekten
Sitz der Federbeinchen 40 auf den Kontakt- bzw. Lötfeldern 25 für alle marktüblichen
Sternplatinen 12 und sorgt für eine korrekte Positionierung der anschlusselementseitigen
Ausnehmungen 33. Durch die miteinander fluchtenden Ausnehmungen 33 und 22 werden die
Schäfte 19 der Schrauben 14 in die Bohrungen 20 des Leuchtenträgers 11 eingeführt.
Beim Anziehen der Schrauben 14 halten die Schraubenköpfe 43 das Anschlusselement 15
und die Sternplatine 12 zwischen sich und dem Leuchtenträger 11. Nach Montage von
Anschlusselement 15 und Sternplatine 12 wird der Optikhalter 17 auf dem Anschlusselement
15 verrastet und schließlich die Optik 18 aufgesetzt.
[0034] Fig. 4 zeigt die zusammengesetzte LED-Leuchte 10 noch einmal in teilweise aufgebrochener
Seitenansicht. Hier ist noch einmal ersichtlich, wie das Kontaktelement 39 mit seinem
Federbeinchen 40 einen Andruckkontakt und mit seinem Schenkel 41 und Kontaktschenkel
42 einen Klemmkontakt zur elektrischen Anbindung der LED 13 ausbildet. Auch die Verrastung
zwischen Anschlusselement 15 und Optikhalter 17 mittels der Rastnasen 29 und Gegenrastnasen
34 ist sehr gut erkennbar. Schließlich ist dargestellt, wie die Schraubenschäfte 19
die nicht mit Bezugsziffern versehenen Ausnehmungen 22 und 33 von Sternplatine 12
und Anschlusselement 15 durchgreifen. Ebenso ist das Einrasten des Optikelementes
18 im Optikhalter 17 sehr gut erkennbar.
[0035] Die Fig. 5 bis 7 zeigen jeweils in Draufsicht eine Sternplatine 12 mit einer LED
13, die jeweils in einem LED-Sockel 23 gelagert ist, wobei die LED-Sockel 23 unterschiedliche
Außenkonturen aufweisen. Jeweils zugehörig sind Anschlusselemente 15 in Draufsicht
dargestellt, die sich durch unterschiedliche Ausschnittskonturen des die LED 13 aufnehmenden
Ringinnenraumes 26 auszeichnen. Wie auf den ersten Blick ersichtlich ist, entspricht
die Innenkontur 26 des Ringinnenraumes in Fig. 5 der Außenkontur des Sockels 23.
[0036] In Fig. 6 hingegen entspricht die Innenkontur des Ringinnenraumes 26 nur teilweise
der Sockelaußenkontur. Neben einer entsprechenden Konturkongruenz sind Aussparungen
für die aus dem Sockel 23 austretenden Kontaktfüße 24 gebildet. Die Kontur des Ringinnenraumes
26 stimmt jedoch derart ausreichend mit der Außenkontur des LED-Sockels 23 überein,
dass das Anschlusselement 15 bezüglich der LED 13 optisch zentriert auf der Sternplatine
12 angeordnet ist. Dies ergibt insgesamt eine höhere Präzision im Zusammenwirken aller
Bauteile im Vergleich zu der vorab beschriebenen Ausrichtung von Anschlusselement
15 und Sternplatine 12 zwecks alleiniger Absicherung der elektrischen Kontaktierung.
[0037] In Fig. 7 ist hingegen ein Anschlusselement 15 dargestellt, dessen Ringinnenraum
26 vollkommen frei geschnitten ist und keine Konturkongruenz zu einem der dargestellten
Sockel 23 zeigt. Ein solches Anschlusselement wäre für jede in den Fig. 5 bis 7 gezeigte
Sternplatine 12 geeignet.
[0038] An den Kontaktfeldern 25 der Sternplatine 12 und auf den Gehäuseschalen 28 des Anschlusselementes
15 sind Angaben zur Polarität +/- vorhanden, die bei der elektrischen Beschaltung
der LED13 beachtet werden müssen. Die korrekte Zuordnung muss durch den Montagevorgang
sichergestellt sein. Es ist aber auch denkbar, durch eine Art Verschlüsselung bestimmter
Konturen von Sternplatine 12 und Anschlusselement 15 lediglich eine lagerichtige Montageposition
zu erzeugen, etwa durch eine zusätzliche Bohrung in der Sternplatine 12 und einen
korrespondierenden Zapfen am Gehäuse des Anschlusselementes 15.
[0039] Zusammenfassend ist ein ausgesprochen einfach aufgebautes Anschlusselement 15 für
LED's 13 dargestellt, mittels dessen eine lötfreie elektrische Anbindung der auf einer
Sternplatine 12 angeordneten LED 13 und gleichzeitig die Festlegung der Sternplatine
12 auf einem Trägerelement, wie einem Kühlkörper, möglich ist.
1. Anschlusselement (15) zur elektrischen Anbindung einer LED (13), die auf einer Platine
angeordnet ist, welche zur Kontaktierung mit elektrischen Leitern Kontaktfelder (25)
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) Kontaktelemente (39) zur Anordnung auf den Kontaktfeldern
(25) aufweist, die eine lötfreie Anbindung von Anschlusskabeln (16) ermöglichen.
2. Anschlusselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) die Platine zumindest im Bereich der Kontaktfelder (25)
überfängt und die die Platine überfangenden Bereiche des Anschlusselementes (15) Kontaktelemente
(39) in Form von Andruckkontakten (40) zur Auflage auf den Kontaktfeldern (25) halten.
3. Anschlusselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (39) Kontaktklemmen (41, 42) zum lötfreien und/oder schraubenlosen
Anschluss von Anschlusskabeln (16) aufweisen.
4. Anschlusselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) die Platine zwischen sich und einem Gegenlager, insbesondere
einem Kühlkörper hält und somit dem elektrischen Anschluss der LED (13) und der Befestigung
der LED (13) dient.
5. Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine der LED (13) als Sternplatine (12) ausgebildet ist.
6. Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) im wesentlichen ringförmig ist und zur Platine hin offene
Gehäuseschalen (28) zur Aufnahme der Kontaktelemente (39) aufweist und die Gehäuseschalen
(28) zusätzlich Einführöffnungen (30) zur Aufnahme von Anschlusskabeln (16) ausbilden.
7. Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) Ausnehmungen (33) zur Aufnahme von Befestigungsmitteln,
insbesondere Schrauben (14) aufweist, mittels derer das Anschlusselement (15) festlegbar
ist.
8. Anschlusselement nach Anspruch 4, 5 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (33) des Anschlusselementes (15) mit den Strahlzwischenräumen der
sternförmigen Platine (12) fluchten, so dass die Befestigungsmittel zur Festlegung
der Platine (12) direkt in das Gegenlager eingreifen.
9. Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die LED (13) mittels eines Sockels (23) auf der Platine angeordnet ist, der eine
bestimmte Außenkontur besitzt und dass das Anschlusselement (15) eine zumindest teilweise
Konturkongruenz zur zentrierten Ausrichtung des Anschlusselementes (15) bezüglich
der LED (13) aufweist.
10. Anschlusselement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Konturkongruenz des Anschlusselementes (15) an unterschiedliche Außenkonturen
verschiedener LED Sockel (23) angepasst ist.
11. Anschlusselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlusselement (15) ein Tragteil aufweist, welches das Licht der LED (13) beeinflussende
Vorrichtungen, insbesondere das Licht richtende Optiken (18), hält.
12. Anschlusselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil einstückig mit dem Anschlusselement (15) verbunden ist.
13. Anschlusselement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil lösbar am Anschlusselement (15) festgelegt ist.
14. Anschlusselement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragteil und das Anschlusselement (15) zur lösbaren Festlegung aneinander Rastmittel
(27, 34) ausbilden.