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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtenmodul mit einer Platine, auf welcher LEDs angeordnet sind, und einer Optikeinheit, die über den LEDs angeordnet ist.
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Leuchtenmodule mit LEDs als Leuchtmittel und integrierten Optiken sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist für eine Kühlschrankleuchte in
DE 20 2011 050 563 U1 eine Konstruktion beschrieben, welche eine Leiterplatte mit wenigstens einer LED umfasst und eine transmissive Optik, die über der LED angeordnet ist. Die Optik ist aus einem ZweiKomponenten-Kunststoffspritzteil gebildet, welches mit Vorsprüngen in die Leiterplatte eingreift und darin verrastet oder heiß verstemmt ist.
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Der genannte Stand der Technik berücksichtigt jedoch nicht eine präzise Ausrichtung der Einheit in einem Leuchtengehäuse, welches für die Ausbildung eines Leuchtenmoduls, wie insbesondere einer vollständigen Leuchte, vorgesehen ist.
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DE 10 2012 009 135 A1 offenbart ein optisches System umfassend eine Leiterplatte mit daran gehaltenen LEDs eines LED-Feldes und einen Linsenhalter zum Halten von Linsen eines zugehörigen Linsenfeldes. Zwischen der Leiterplatte und dem Linsenhalter sind Arretierungen ausgebildet, über welche die Lage der Leiterplatte gegenüber der Lage der Linsenplatte festlegbar ist, so dass jeder LED des LED-Feldes jeweils eine Linse des Linsenfeldes zugeordnet ist.
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US 2011 / 0 273 876 A1 offenbart ein Verfahren und ein System zum Befestigen eines optischen Elements mit thermoplastischen Erweiterungen, welche sich durch ein Substrat erstrecken. Die thermoplastischen Erweiterungen werden heißverstemmt.
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DE 10 2011 052 583 A1 offenbart ein Lichtmodul für eine Außenleuchte, bei welcher eine Abdeckung an einem Gehäuse über einer darin angeordneten Platine durch eine Verschraubung mit dem Gehäuse angebracht ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Leuchtenmodul zu schaffen, welches die präzise Ausrichtung und Befestigung einer LED-Anordnung und mehrerer optischer Elemente für die LEDs innerhalb eines Gehäuses technisch einfach ermöglicht.
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Gelöst wird die Aufgabe durch ein Leuchtenmodul nach Anspruch 1.
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Das Leuchtenmodul, welches insbesondere eine vollständige Leuchte mit allen für eine Leuchte notwendigen Komponenten, oder ein Modul, welches einige für die Ausbildung der Leuchte notwendigen Teile extern aufweist (z.B. das Vorschaltgerät), sein kann, umfasst eine Platine, auf der eine Anordnung von LEDs, insbesondere eine regelmäßige Anordnung in Form einer Matrix, vorgesehen ist, und eine Optikeinheit, in der optische Elemente für jeweils eine LED integriert sind. Die Optikeinheit wird mit der Platine durch heißverstemmte Hohlpins, die in Öffnungen der Platine eingreifen, verbunden. Die Hohlpins haben dabei den Vorteil, dass sie gleichzeitig zur Ausrichtung der aus der Optikeinheit und der Platine bestehenden Einheit innerhalb des Gehäuses genutzt werden können.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Durchgangslöcher in den Hohlpins direkt als Schraublöcher für mehrere Schrauben vorzusehen, welche von der Seite der Optikeinheit durch die Optikeinheit und die Platine in einen Gehäuseboden eingeschraubt werden. Dadurch ist es nicht notwendig, zusätzliche Schraublöcher in der Platine vorzusehen. Vielmehr können die ohnehin vorhandenen heißverstemmten Pins gleich dafür Verwendung finden, die Befestigung vorzunehmen. Der Raum für separate Schraublöcher wird eingespart.
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Auch in Ausführungsformen, in denen teilweise Hohlpins ohne Schrauben in den Durchgangsöffnungen vorgesehen sind, können die Hohlpins dennoch zur präzisen Ausrichtung der aus Optikeinheit und Platine bestehenden Einheit verwendet werden, beispielsweise durch einen formschlüssigen Eingriff zwischen den heißverstemmten Hohlpins und dem Gehäuseboden.
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Die Verwendung von Hohlpins für die Befestigung der Optikeinheit hat noch weitere Vorteile gegenüber Pins aus Vollmaterial. Das Optikelement, welches in einem Stück hergestellt ist, soll eine hohe Oberflächenqualität zur Erzielung der notwendigen optischen Eigenschaften aufweisen. Bei der Verwendung von Pins aus Vollmaterial ist es jedoch zwangsläufig gegeben, dass eine Materialeinsenkung auf den LEDs entgegengesetzten Seite im Bereich der Pins entsteht. Bei Hohlpins kann demgegenüber die Wandstärke für die Ausbildung der Hohlpins so gewählt werden, dass Materialeinsenkungen in dem Spritzgussteil vermieden werden können.
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Ferner sind die Hohlpins stabiler als Pins aus Vollmaterial mit etwa gleichem Materialeinsatz. Dies ist insbesondere für Leuchten relevant, die Erschütterungen ausgesetzt sind, z.B. Außenleuchten, wie Straßenleuchten und Scheinwerfer.
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Die Verschraubung der Platine und Optikeinheit in dem Gehäuse kann durch eine einzelne Schraube erfolgen. Bevorzugt sind jedoch wenigstens zwei, insbesondere wenigstens vier Schrauben vorgesehen, um die Optikeinheit mit der Platine im Gehäuse zu befestigen. Dadurch kann eine präzise Ausrichtung der LEDs in Bezug auf das Gehäuse, welches eine Lichtdurchtrittsöffnung des Leuchtenmoduls definiert, gewährleistet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Optikeinheit vollständig aus Kunststoff, insbesondere aus einem Thermoplasten, gebildet, wobei die Hohlpins einstückig mit der Optikeinheit ausgebildet sind. Die Optikeinheit ist z.B. als Spritzgussteil einfach herzustellen, wobei durch die Integration aller optischen Elemente in der einstückigen Optikeinheit bereits die Ausrichtung der optischen Elemente in Bezug auf die Verteilung der LEDs auf der Platine vorgegeben ist. Aufgrund der langen Lebensdauer der LEDs ist es nicht notwendig, die Optikeinheit von der Platine zu trennen. Daher ist die Verbindung durch Heißverstemmung, die maschinell einfach erfolgen kann, besonders bevorzugt. Anstelle der Heißverstemmung von Pins aus Vollmaterial, wie es im Stand der Technik bekannt ist, ermöglichen die Hohlpins durch die Durchgangsöffnung auch die Möglichkeit, die optischen Elemente und die LEDs in Bezug auf das Gehäuse auszurichten und ggf. zu befestigen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die optischen Elemente der Optikeinheit durch Linsen gebildet, die sich auf einer den LEDs entgegengesetzten Seite auf einer Ebene der Optikeinheit erstrecken. Dadurch kann die Optikeinheit flächig an der Platine anliegen, weil keine Erhebungen in Richtung zu der Platine weisen. In einer alternativen Ausführungsform können die optischen Elemente jedoch auch Erhebungen definieren, die sich in Richtung zu der Platine erstrecken. In dieser Ausführungsform können jeweils die optischen Elemente im Bereich der LEDs an der Platine anliegen und/oder zusätzliche Abstandshalter vergegeben sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Optikeinheit mehrere Vertiefungen für jeweils eine LED oder jeweils eine zusammenhängende Gruppe von LEDs auf, wobei die Vertiefungen auf der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit angeordnet sind. Die Optikeinheit kann dadurch genau über den LEDs platziert werden und anschließend auf der den LEDs entgegengesetzten Seite der Platine durch Heißverstemmung der Hohlpins fixiert werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen deutlich, die im Zusammenhang mit den Figuren gegeben werden. In den Figuren ist Folgendes dargestellt:
- 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Leuchtenmodul entlang der Linie A-A in 2.
- 2 zeigt eine Aufsicht auf das Leuchtenmodul.
- 3 zeigt einen Querschnitt durch das Leuchtenmodul entlang der Linie B-B in 4.
- 4 zeigt eine Aufsicht auf einen Ausschnitt des Leuchtenmoduls.
- 5 zeigt einen Querschnitt durch eine Optikeinheit entlang der Line C-C in 6.
- 6 zeigt eine Aufsicht auf die Optikeinheit.
- 7 zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikeinheit von der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit.
- 8 zeigt einen Querschnitt durch eine Optikeinheit einer alternativen Ausführungsform entlang der Linie D-D in 9.
- 9 zeigt eine Aufsicht die Optikeinheit der 8.
- 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Optikeinheit nach 8 von der der Platine zugewandten Seite der Optikeinheit.
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Bezug nehmend auf die 1, 2 und 5 bis 7 wird eine erste Ausführungsform eines Leuchtenmoduls beschreiben.
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Das Leuchtenmodul umfasst ein Gehäuse 1, welches in 1 und 2 nur im Bereich eines Bodens dargestellt ist. Es ist zu verstehen, dass das Gehäuse 1 senkrecht zur Bodenseite noch Seitenwände aufweist und auf der der Bodenseite gegenüberliegenden Seite durch eine transparente Abdeckung verschlossen ist.
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Auf der Bodenseite des Gehäuses 1 ist eine Einheit aus einer Platine 2 und einer Optikeinheit 4 angeordnet. Die Optikeinheit 4 ist in den 5 bis 7 als Einzelteil dargestellt. Sie umfasst eine etwa ebene Platte, mit einer Anzahl von in der Platte integrierten optischen Einheiten 6 in Form von Linsen, die sich auf einer Oberseite der Platte erstrecken. Unterhalb jedem optischen Elements 6 ist eine Vertiefung 8 in der Optikeinheit 4 vorgesehen, in welche jeweils eine LED, die auf der Platine 2 angeordnet ist, eingreift. Auf diese Weise ist jedes optische Element 6 einer LED auf der Platine 2 zugeordnet.
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Die Optikeinheit 4 wird auf die Platine 2 aufgesetzt, wobei die Optikeinheit 4 Hohlpins 10 aufweist, die in Richtung zur Platine aus der Optikeinheit hervorstehen und in Löcher der Platine eingreifen. Die Hohlpins 10 werden auf der den LEDs gegenüberliegenden Seite der Platine 2 heißverstemmt, so dass sie in der Art einer Niete die Optikeinheit 4 auf der Platine 2 halten. Die Optikeinheit 4 ist aus einem durchgängigen Kunststoffmaterial (z.B. PC oder PMMA) gebildet. Durch den Eingriff der Hohlpins 10 in Löcher der Platine 2 ist dadurch die Ausrichtung der Optikeinheit 4 gegenüber den LEDs auf der Platine 2 gewährleistet.
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Die Hohlpins 10 bilden Durchgangsöffnungen durch die Einheit, die aus der Optikeinheit 4 und der Platine 2 besteht. Die Durchgangsöffnungen dienen gemäß der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform als Schraublöcher, durch welche Schrauben 12 hindurchgreifen, die in dem Boden des Gehäuses 1 verschraubt werden (siehe 1 und 2). Es ist daher nicht notwendig, separate Schraublöcher für die Befestigung der Platine 2 und der Optikeinheit 4 in dem Gehäuse vorzusehen.
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Die 3 und 4 zeigen für die gleiche Platine 2 und Optikeinheit 4, wie vorhergehend beschrieben, eine alternative Befestigungsart in dem Gehäuse 1. In dieser Ausführungsform wird die Einheit aus Platine 2 und der Optikeinheit 4 durch eine Zentralschraube an dem Gehäuse 1 befestigt. Bei dieser Ausführungsform können die übrigen Hohlpins 10 dazu dienen, in entsprechende Aussparungen des Gehäusebodens 1 einzugreifen, um die Ausrichtung der Platine bzw. der Optikeinheit gegenüber dem Gehäuse 1 ebenfalls zu ermöglichen. Vorzugsweise greift eine Erhöhung im Gehäuseboden in den Hohlraum des Hohlpins ein oder die Hohlpins 10 greifen in einer Vertiefung des Bodens ein, um eine präzise Ausrichtung zu ermöglichen.
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Die 8 bis 10 zeigen eine alternative Ausführungsform der Optikeinheit 4'. In dieser Ausführungsform sind die optischen Elemente 6' durch Hervorstehungen gebildet, die sich in Richtung zu der Seite der Platine 4 (in den 8 bis 10 nicht dargestellt) erstrecken. Jedes optische Element 6' weist eine Öffnung 8' auf, in welche sich die LEDs auf der Platine 4 erstrecken. Auf der den LEDs abgewandten Seite der Optikeinheit 4' weisen die optischen Elemente 6' mehrere transparente Strukturelemente auf, welche durch Lichtbrechung zur Erzielung einer gewünschten Lichtverteilung dienen.
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Auch in der Ausführungsform nach 8 bis 10 weist die Optikeinheit 4' Hohlpins 10 auf, die, wie vorhergehend für die anderen Ausführungsformen beschrieben, in Löcher einer Platine 2 eingreifen und auf der den LEDs entgegengesetzten Seite durch Heißverstemmen die Optikeinheit 4 an der Platine 2 halten. In dieser Ausführungsform sind ferner massive Pins 14' zusätzlich vorgesehen, die als Abstandhalter zwischen dem Optikelement und der Platine dienen, so dass die Oberfläche der plattenförmigen Optikeinheit 4 im richtigen Abstand zu der Platine 2 liegt. Durch die Pins 14' ist gewährleistet, dass sich auch nach der Heißverstemmung der Hohlpins 10 das Optikelement 4' gegenüber der Platine nicht verbiegt, sondern präzise parallel zur Platine 2 ausgerichtet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Platine
- 4, 4'
- Optikeinheit
- 6, 6'
- optisches Element
- 8
- Vertiefung
- 10
- Hohlpin
- 12
- Schraube
- 14'
- Pin
