DE102008025182A1 - Lighting element i.e. office lamp, has protective layer made of electrically isolating material and applied on main side of carrier substrate, where protective layer covers all energized parts and cord grip - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Leuchtelement zum Erzeugen von Licht und dabei insbesondere damit, wie ein Leuchtelement mit wenig Bauteilen kostengünstig und effizient hergestellt werden kann, um ein vielseitig einsetzbares Leuchtelement zu erhalten, das allen Anforderungen an die aktive und passive Sicherheit gerecht wird.The The present invention relates to a luminous element for generating of light and in particular with it, like a lighting element with little Cost-effective components and can be efficiently manufactured to a versatile light-emitting element to preserve all the requirements for active and passive safety does justice.
Lampen, bzw. Leuchtmittel oder Leuchtelemente werden in großer Vielzahl und Variation am Markt angeboten. Dabei müssen die einzelnen, im Folgenden als Leuchtelemente bezeichneten Beleuchtungseinrichtungen eine Vielzahl von Erfordernissen erfüllen. Diese sind zum einen wirtschaftlicher Art, d. h. deren Produktion und Betrieb soll möglichst kostengünstig möglich sein. Zum anderen wird an die Leuchtelemente, da diese naturgemäß mit Strom betrieben werden, eine hohe Sicherheitsanforderung gestellt, so dass selbst bei einer möglichen Fehlbedienung die Gefahr eines elektrischen Schlags bzw. Stromschlags möglichst gering ist.lamps, or lighting or lighting elements are in great variety and variation offered on the market. In doing so, the individual, below As lighting elements called lighting devices a variety meet requirements. These are on the one hand economic, d. H. their production and operation should be possible as cheaply as possible. On the other hand, the lighting elements, as they naturally with electricity operated, a high security requirement, so that even at a possible Incorrect operation the risk of electric shock or electric shock preferably is low.
Das Einbringen von Leuchtelementen in diese umgebende Gehäuse ist dabei unter Sicherheitsgesichtspunkten eventuell wünschenswert, jedoch aus wirtschaftlichen Aspekten oftmals unerwünscht. Dies kann die Produktionskosten stark erhöhen, so dass diese sogar mehr als das Doppelte der für das eigentlich lichterzeugende Element anfallenden Kosten betragen können. Ferner sind solche Lösungen oftmals lediglich mit geringerer Flexibilität einsetzbar, da diese aufgrund des zusätzlichen Gehäuses ein größeres Volumen aufweisen und somit die Einbau- bzw. Verwendungsmöglichkeiten beschränkt sind.The Insertion of lighting elements in these surrounding housing is possibly desirable from a safety point of view, however, often undesirable for economic reasons. This can greatly increase production costs, making them even more as double the for the actual light-generating element costs incurred can. Furthermore, such solutions are often can only be used with less flexibility, since this is due to of the additional housing a larger volume and thus the installation or use options limited are.
Es ist somit wünschenswert Leuchtelemente zu entwickeln, die kostengünstig und effizient hergestellt und betrieben werden können, sowie zusätzlich den Anforderungen an die Betriebssicherheit genügen.It is therefore desirable To develop lighting elements that are produced inexpensively and efficiently and can be operated as well as the Requirements for operational safety are sufficient.
Dieser Wunsch, bzw. die der Erfüllung dieses Wunsches zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Leuchtelement gemäß Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtelements gemäß Patentanspruch 17 gelöst.This Desire, or the fulfillment This desire underlying this task is a luminous element according to claim 1 and by a method for producing a luminous element according to claim 17 solved.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein den gestellten Anforderungen gerecht werdendes Leuchtelement durch ein Trägersubstrat und eine Hochvolt-LED (im folgenden auch als LED bezeichnet) gebildet. Dabei hat das Trägersubstrat einen leitfähigen Stromanschlusspfad, der elektrisch leitend mit der LED verbunden ist, welche wiederum auf einer Hauptseite des Trägersubstrats angeordnet ist. Dies kann beispielsweise die Seite mit der größten geometrischen Ausdehnung sein. Ein Stromkabel ist mit dem Stromanschlusspfad leitfähig verbunden und weist an einem an die leitfähige Verbindung mit dem Stromanschlusspfad des Trägersubstrats angrenzenden Endbereich eine Zugentlastung auf. Um den Anforderungen an die Betriebssicherheit, auch im Hinblick auf Kriechströme bzw. elektrische Kurzschlüsse, gerecht zu werden, ist auf der Hauptseite des Trägersubstrats eine Schutzschicht aus elektrisch isolierendem Material aufgebracht, wobei die Schutzschicht alle stromführenden Teile und die Zugentlastung bedeckt.According to one embodiment The present invention is a the requirements Equivalent lighting element by a carrier substrate and a high-voltage LED (hereinafter also as LED). In this case, the carrier substrate has a conductive power connection path, which is electrically connected to the LED, which in turn on a main side of the carrier substrate is arranged. This can be, for example, the page with the largest geometric Extension. A power cable is conductively connected to the power connection path and indicates to the conductive one Connection to the power connection path of the carrier substrate adjacent end portion a strain relief on. In order to meet the requirements for operational safety, also with regard to leakage currents or electrical short circuits, To cope with, is on the main side of the carrier substrate, a protective layer made of electrically insulating material, wherein the protective layer all live Parts and the strain relief covered.
Dadurch kann verhindert werden, dass die möglicherweise durch die Kontaktierung der Hochvolt-LED mit dem Stromanschlusspfad offenliegenden elektrisch leitenden Bauelemente im laufenden Betrieb berührt oder sonst wie kontaktiert werden können, so dass ein Kurzschluss verhindert werden kann.Thereby can be prevented that possibly by contacting the high-voltage LED with the power connection path exposed electric conductive components during operation touched or otherwise contacted can be so that a short circuit can be prevented.
Bei Einsatzes einer Hochvolt-LED ist das Leuchtelement nicht nur kostengünstig in der Herstellung, sondern auch im Betrieb, da die Lichtausbeute bei LEDs derjenigen konventioneller Leuchtmittel, wie Glühbirnen, weit überlegen ist. Bei alternativen Ausführungsbeispielen ist nicht nur die Hauptseite, sondern das gesamte Trägersubstrat von der Schutzschicht ummantelt. Dies kann bei der Produktion Vorteile haben, da dann das Trägersubstrat lediglich in das Material der Schutzschicht getaucht werden muss.at Use of a high-voltage LED is the lighting element not only cost-effective in production, but also in operation, since the light output at LEDs of conventional bulbs, such as light bulbs, far superior is. In alternative embodiments is not only the main page, but the entire carrier substrate encased by the protective layer. This can be beneficial in production have, since then the carrier substrate only has to be immersed in the material of the protective layer.
Bei Verwenden eines Trägersubstrats kann darüber hinaus die Anzahl der auf dem Trägersubstrat angebrachten LEDs näherungsweise frei variiert werden, indem beispielsweise eine weitere, zweite Hochvolt-LED benachbart zur ersten Hochvolt-LED auf der Hauptseite des Trägersubstrats angeordnet und leitfähig mit dem Stromanschlusspfad des Trägersubstrats verbunden wird.at Using a carrier substrate can over it In addition, the number of on the carrier substrate mounted LEDs approximately can be freely varied by, for example, another, second high-voltage LED adjacent to the first high voltage LED on the main side of the carrier substrate arranged and conductive is connected to the power connection path of the carrier substrate.
Das Leuchtelement ist einfach und flexibel einsetzbar, indem beispielsweise lediglich ein auf der anderen Seite des Stromanschlusskabels befindlicher Stecker eingesteckt oder das Leuchtelement mittels einer Lästerklemme oder auf sonstige Art und Weise direkt mit dem Stromnetz verbunden werden kann.The Light element is easy and flexible to use, for example just one located on the other side of the power cord Plug inserted or the light element by means of a Lästerklemme or otherwise directly connected to the power grid can be.
Durch die Zugentlastung ist dass das Leuchtelement nicht nur gegen elektrischen Kurzschluss, sondern auch mechanisch geschützt ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Zugbelastungsfunktionalität auf effektive Art und Weise dadurch sichergestellt werden, dass das Ende des Stromkabels mechanisch starr mit dem Trägersubstrat verbunden ist, indem dieses ebenfalls von der Schutzschicht bedeckt ist und beispielsweise auf der Oberfläche des Trägersubstrats aufliegt. Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann die Zugentlastung durch zusätzliches Verkleben, Verschrauben, Nieten oder andere mechanische Verbindungsmethoden sichergestellt werden.Due to the strain relief is that the light element is not only protected against electrical short circuit, but also mechanically. In some embodiments, the tensile loading functionality can be effectively ensured by mechanically mechanically rigidly attaching the end of the power cable to the carrier substrate by also being covered by the protective layer and, for example, resting on the surface of the carrier substrate. In alternative embodiments, the strain relief can by additional gluing, screwing, riveting or other mechanical connection methods are ensured.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird eine Hochvolt-LED verwendet, die beispielsweise bei einer Spannung von größer oder gleich 90 Volt bzw. mit Netzspannung von 110 Volt oder 220 bzw. 230 Volt direkt betrieben werden kann.at some embodiments a high-voltage LED is used, for example, at a voltage from bigger or equal to 90 volts or with mains voltage of 110 volts or 220 or 230 volts can be operated directly.
Dies hat den Vorteil, dass gegenüber Niedervolt-LEDs ein zusätzlicher Transformator gespart werden kann, der erhebliche Produktionskosten bzw. Betriebskosten (durch die Transformationsverluste) verursacht. Bei Einsatz einer Hochvolt-LED kann also die Produktionseffizienz und die Effizienz im laufenden Betrieb gesteigert werden, wobei bei Einsatz einer das Trägersubstrat bedeckenden Schutzschicht die spannungsführenden Teile isoliert werden können, so dass es zu keiner Beeinträchtigung der elektrischen Betriebssicherheit kommen kann.This has the advantage over that Low-voltage LEDs an additional Transformer can be saved, the significant production costs or operating costs (caused by the transformation losses). When using a high-voltage LED so can the production efficiency and increase efficiency during operation, with when using a carrier substrate Covering protective layer, the live parts can be isolated, so that there is no impairment the electrical safety can come.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung weist das Leuchtelement ferner ein optisches Element auf, das relativ zur LED geometrisch starr angeordnet ist, und dazu verwendet werden kann, die Lichtabstrahlcharakteristik der LED bzw. des Leuchtelements einzustellen oder zu variieren. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird dafür ein zylindrisches Bauelement über die LED auf ein Trägersubstrat gestülpt und mit dem Trägersubstrat fest verbunden, so dass Streulicht, das parallel zur Oberfläche des Trägersubstrats austritt, abgeschattet wird und somit eine Richtwirkung der Lichtabstrahlung in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Trägersubstrats erzielt werden kann. Dies kann vorteilhaft sein, wenn eine gerichtete Lichtabstrahlung erforderlich ist, beispielsweise bei Bürolampen, bei denen das so abgeschirmte Streulicht nicht erwünscht ist. Das Streulicht würde u. a. zur Blendung der die Lampe einsetzenden Person führen können. Bei alternativen Ausführungsbeispielen werden andere optische Elemente, beispielsweise Linsen, verwendet. So kann z. B. eine Linse auf der LED angebracht werden, um durch die lichtbrechenden Eigenschaften der Linse die Lichtausbreitung zu beeinflussen. Dabei kann zum einen eine Fokussierung, ähnlich des Verwendens des zylindrischen Bauelements erzielt werden, zum anderen kann bewusst eine Streulinse verwendet werden, um die Lichtabstrahlung möglichst homogen in jeden Raumwinkelbereich zu ermöglichen.at further embodiments According to the invention, the lighting element further comprises an optical element on, which is geometrically rigid relative to the LED, and to can be used, the Lichtabstrahlcharakteristik the LED or of the luminous element to adjust or vary. In some embodiments will do it a cylindrical component over the LED on a carrier substrate inverted and with the carrier substrate firmly connected, so that stray light, which is parallel to the surface of the carrier substrate exits, is shaded and thus a directivity of the light emission can be achieved in a direction perpendicular to the surface of the carrier substrate can. This can be advantageous if a directed light emission is required, for example, in office lamps in which the so shielded stray light is not desired. The scattered light would u. a. can lead to the glare of the person using the lamp. In alternative embodiments Other optical elements, such as lenses, are used. So z. B. a lens mounted on the LED to go through the refractive properties of the lens, the light propagation to influence. It can on the one hand a focus, similar to the use the cylindrical component can be achieved, on the other hand can be aware a scattering lens can be used to minimize the light emission to enable homogeneous in every solid angle range.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist das optische Element selbst bezüglich des Trägersubstrats bzw. bezüglich der LED mittels der Schutzschicht fixiert, was eine besonders effiziente Produktion ermöglicht, da keine zusätzlichen Verbindungsschritte, Strukturen oder Elemente aufgebracht werden müssen.at some embodiments is the optical element itself with respect to the carrier substrate or with respect to the LED fixed by means of the protective layer, which is a particularly efficient Allows production, there no additional Connection steps, structures or elements are applied have to.
Bei einigen Ausführungsbeispielen wird ein transparentes Material als elektrisch isolierendes Material der Schutzschicht verwendet, um so zu ermöglichen, beispielsweise Beschriftungen oder Produktspezifikationen platzsparend auf dem Trägersubstrat, beispielsweise auf der der Hauptseite gegenüberliegenden Seite des Trägersubstrats, anzubringen. Ferner kann dies den Vorteil haben, dass die optischen Eigenschaften lediglich durch das zusätzlich aufgebrachte optische Element bestimmt werden, und nicht etwa durch ein eventuell lichtundurchlässiges isolierendes Material der Schutzschicht dominiert werden. Wird transparentes Material als isolierendes Material verwendet, kann darüber hinaus eine gewisse Toleranz hinsichtlich der Genauigkeit des Aufbringens der Schutzschicht erzielt werden. Selbst wenn die Schutzschicht das optische Element teilweise oder vollständig überdeckt, werden die optischen Abbildungseigenschaften bzw. die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Leuchtelemente nur geringfügig verändert.at some embodiments becomes a transparent material as an electrically insulating material the protective layer used so as to allow, for example, labels or product specifications save space on the carrier substrate, for example, on the side opposite the main side of the carrier substrate, to install. Furthermore, this can have the advantage that the optical Properties only by the additionally applied optical Element determined, and not by a possibly opaque insulating Material of the protective layer to be dominated. Becomes transparent In addition, material used as insulating material may a certain tolerance with regard to the accuracy of the application the protective layer can be achieved. Even if the protective layer the optical element partially or completely covered, the optical Image properties or the optical properties of the luminous elements according to the invention only slightly changed.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist ein Schalter zum Ein- bzw. Ausschalten der Leuchtelemente bzw. des Leuchtelements entweder direkt auf dem Trägersubstrat oder in dem Stromkabel angeordnet, so dass diese Ausführungsbeispiele erfindungsgemäße Leuchtelemente unmittelbar und direkt einsetzbar sind, indem diese beispielsweise lediglich in eine Steckdose eingesteckt werden müssen.at further embodiments is a switch for switching on and off of the lighting elements or of the luminous element either directly on the carrier substrate or in the power cable arranged so that these embodiments Light elements according to the invention are directly and directly applicable, for example, by these just have to be plugged into a power outlet.
Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist das Trägersubstrat vollständig von der Schutzschicht ummantelt, was beispielsweise bei der Herstellung ein einfaches Tauchen des, bei Verwendung eines transparenten Materials, sogar bereits mit LED bestückten Trägersubstrats in das isolierende Material erlaubt. Auf diese Art und Weise kann die Komplexität der Produktion weiter verringert werden.at further embodiments is the carrier substrate Completely coated by the protective layer, which, for example, in the production a simple dipping of, when using a transparent material, even already equipped with LED carrier substrate allowed in the insulating material. In this way you can the complexity production are further reduced.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren, näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed figures, closer explained. It demonstrate:
Im
in
Die Art der Aufbringung der Schutzschicht spielt dabei keine Rolle, vielmehr sind sämtliche möglichen Verfahren während der Produktion denkbar, wie beispielsweise Vergießen, Beschichten oder Beziehen. Zusätzlich oder alternativ zum Erzeugen der Zugentlastung durch Beschichten des Kabels kann die Zugentlastung selbstverständlich auch durch andere Verfahren bzw. Methoden sichergestellt sein, beispielsweise durch Verkleben, Pressen, Crimpen, Schrauben und dergleichen.The Type of application of the protective layer does not matter rather, all possible Procedure during production conceivable, such as potting, coating or referring. additionally or alternatively to generate the strain relief by coating Of course, the cable can also strain relief by other methods or methods be ensured, for example by gluing, Pressing, crimping, screws and the like.
Es bedarf keiner weiteren Erläuterung, dass bei Ausführungsbeispielen der Erfindung weitere elektronische Komponenten zum Betrieb der Hochvolt-LED auf dem Trägersubstrat angebracht oder in die Hochvolt-LED integriert sein können. Solche Komponenten können beispielsweise Gleichrichter, Spannungswandler und dergleichen umfassen.It needs no further explanation, that in embodiments the invention further electronic components for the operation of High-voltage LED on the carrier substrate attached or integrated into the high-voltage LED. Such components can For example, rectifiers, voltage converters and the like include.
Die
Das
in den
Alternativ
dazu kann das optische Element
Das optische Element, beispielsweise der beschriebene zylinderförmige Hohlkörper, kann ferner die Wirkung haben, ein Verdecken der LED beim An- oder Aufbringen der Vergussmasse zu verhindern. Ferner kann es einen mechanischen Schutz für die LED bieten, indem es in Richtung senkrecht zur Hauptoberfläche des Trägersubstrats weiter vorsteht als die LED.The optical element, for example, the described cylindrical hollow body, can also have the effect of obscuring the LED when applying or applying prevent the potting compound. Furthermore, it can be a mechanical Protection for the LED by pointing in the direction perpendicular to the main surface of the carrier substrate protrudes further than the LED.
Anstelle der hier beispielhaft gezeigten zylinderförmigen optischen Bauelemente sind weitere optische Bauelemente denkbar, beispielsweise Linsen, Spiegel, doppelbrechende Prismen oder dergleichen.Instead of the cylindrical optical components shown here by way of example are other optical components conceivable, for example, lenses, mirrors, birefringent prisms or the like.
Zusammengefasst weisen die oben diskutierten bzw. beschriebenen Ausführungsbeispiele erfindungsgemäße Leuchtelemente eine Reihe von großen Vorteilen auf.Summarized have the above discussed or described embodiments Light elements according to the invention a bunch of big ones Advantages.
Zum einen können diese, wie weiter unten noch etwas genauer beschrieben wird, kostengünstig und mit wenigen Produkti onsschritten hergestellt werden, wobei insbesondere wenige, kostengünstige Bauelemente verwendet werden können.To the one can this, as will be described in more detail below, cost and be prepared with a few production steps, in particular few, inexpensive components can be used.
Ferner können die Leuchtelemente bezüglich der Form und der Lichtleistung näherungsweise beliebig angepasst werden, worüber hinaus deren geringe geometrische Ausdehnung (mangels eines zusätzlichen Gehäuses) dazu führt, dass diese in vielen unterschiedlichen Anwendungsszenarios eingesetzt werden können.Further can the lighting elements with respect the shape and the light output approximately arbitrary to be adjusted about In addition, their low geometric expansion (in the absence of an additional case) causes that these are used in many different application scenarios can be.
Die
Tatsache, dass erfindungsgemäße Leuchtelemente
auf äußerst effiziente
Art und Weise hergestellt werden können, wird im Folgenden noch einmal
kurz anhand des schematisch in
Dabei
ist es möglich,
voll funktionsfähige,
allen Sicherheitsanforderungen genügende Leuchtelemente mit den
wenigen, in
In
einem Bereitstellungsschritt
In
einem Bestückungsschritt
In
einem Konfektionierungsschritt
In
einem Beschichtungsschritt
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ID=41253735
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DE (1) | DE102008025182A1 (en) |
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