DE69434674T2

DE69434674T2 - Mehrere leuchtemittierende Dioden enthaltendes Modul

Info

Publication number: DE69434674T2
Application number: DE69434674T
Authority: DE
Inventors: James L. Redwood City Leising; Richard J. Sunnyvale Klinke
Original assignee: Lumileds LLC
Current assignee: Lumileds LLC
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1994-09-16
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2014-09-17
Also published as: JPH07106634A; EP0653586B1; JP3441182B2; EP0936400A2; EP0936400A3; DE69423176T2; DE69423176D1; US5404282A; EP0653586A1; EP0936400B1; DE69434674D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die eine Vielzahl von Leuchtdioden zum Ausbilden einer Beleuchtungsquelle, wie zum Beispiel für den äußeren Bereich eines Automobils, umfasst. Die vorliegende Anmeldung ist aus der europäischen Patentanmeldung Nr. 94306808.8 geteilt.
Leuchtdioden (LEDs) sind eine Art von Halbleiterbauelement, die sichtbares Licht emittieren, wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist. Leuchten, die derartige LEDs als ihre Lichtquelle umfassen, werden als LED-Leuchten bezeichnet. Wegen ihres Aufbaus sind LED-Leuchten typischerweise kleiner als Standard-Glühbirnen- oder Heizfadenlampen, was ihre Benutzung besonders wünschenswert in Anwendungen macht, in denen ein Wert auf Raum gelegt wird, wie zum Beispiel Kameras, Armbanduhren, Computern, Computerdruckern und zahlreichen anderen kompakten Vorrichtungen. Zusätzlich ist die LED energieeffizient, weil sie nur eine kleine Menge Elektrizität erfordert, um ein relativ starkes Licht zu erzeugen. Daher ist die LED eine besonders wünschenswerte Beleuchtungsquelle in Anwendungen, in denen Energieeffizienz wichtig ist, wie zum Beispiel in batteriebetriebenen tragbaren Vorrichtungen.
Allgemein gesprochen müssen LED-Leuchten, obwohl LED-Leuchten einen für ihre Größe relativ hohen Beleuchtungsgrad aufweisen, üblicherweise mit anderen LED-Leuchten kombiniert werden, um den gleichen Beleuchtungsgrad wie eine durch Standard-Glühbirnenlampen beleuchtete Leuchtenanordnung zu erzielen. Jedoch nimmt die Kombination von LED-Leuchten typischerweise weniger Raum ein und erfordert weniger Energie zum Betreiben als jene der Standard-Glühbirnenlampen, die sie ersetzen. Die Raumersparnis und energieeffizienten Eigenschaften der LED machen sie zu einer beliebten Wahlmöglichkeit bei Gestaltern und Herstellern, die motiviert sind, die Größe zu redu zieren und/oder die Effizienz der Lichtquelle, die in ihren Produkten benutzt wird, zu erhöhen.
In letzter Zeit haben LED-Leuchten Anwendung in der Automobilindustrie als eine Beleuchtungsquelle gefunden, wo sie Standard-Glühbirnenlampen ersetzen, für Außenbeleuchtungen, wie zum Beispiel Parkleuchten, Bremsleuchten und dergleichen. Es ist höchst wünschenswert, dass die im Automobil benutzte Lichtquelle energieeffizient ist. Die LED ist eine beliebte Wahlmöglichkeit in einer solchen Anwendung, weil ihre Benutzung den Ersatz von Standard-Glühbirnenlampen ermöglicht, die einen größeren Raum erfordern und eine größere Menge an Energie zum Betreiben verbrauchen. Die Raumersparnis, die sich durch das Ersetzen von Standard-Glühbirnenlampen durch die LED in einer solchen Anwendung ergibt, kann besser in der Form zusätzlicher Passagier- oder Lagerkapazität ausgenutzt werden. Größenersparnisse können sich auch in Gewichtsersparnisse umwandeln, einen wichtigen Faktor in der Treibstoffwirtschaftlichkeit.
Die Standard-Glühbirnenlampen sind dafür bekannt, eine hohe Fehlfunktionsrate aufzuweisen, wenn sie in einer Automobilanwendung benutzt werden. Die hohe Fehlfunktionsrate ist dem Brechen des Heizfadens in Folge plötzlicher Stöße oder Erschütterungen zurechenbar, die unter normalen Fahrbedingungen erfahren werden. Im Unterschied zu Standard-Glühbirnenlampen sind LED-Leuchten wegen ihres innewohnenden Aufbaus immun gegen solche Fehlfunktionen. Das von einer LED emittierte Licht wird durch die Erzeugung von Photonen aus Materialien innerhalb der LED hervorgerufen und ist nicht das Erzeugnis eines elektrischen Stromes, der durch einen Beleuchtungsheizfaden fließt. Da die LED nicht auf das in Glühbirnenlampen benutzte Schema des brüchigen Heizfadens angewiesen ist, ist sie besser für die Benutzung als eine zuverlässige Automobilbeleuchtungsquelle geeignet.
Zusätzlich sind Standard-Glühbirnenlampen dafür bekannt, eine große Menge an Wärme während ihres Betriebs zu erzeugen. Die von Standard-Glühbirnenlampen erzeugte Wärme verkürzt nicht nur das Leben der Lichtquelle, sondern kann thermische Beschädigung, Verformung, Brechen oder dergleichen an anderen nahegelegenen Beleuchtungselementen hervorrufen, wie zum Beispiel die Verformung oder das Brechen einer nahegelegenen Kunststofflinse und dergleichen.
Demgemäß ist die Wahlmöglichkeit wünschenswert, LED-Leuchten zu benutzen, um Standard-Glühbirnenlampen als Beleuchtungsquelle für das Automobil zu ersetzen, weil ihre Benutzung eine effizientere Raumnutzung bereitstellt, energieeffizient ist, eine gängige Ursache einer Lichtquellenfehlfunktion eliminiert und Linsenverformung eliminiert, die mit einer eine große Wärme erzeugenden Glühbirnenlichtquelle verbunden ist.
Eine einzelne LED erzeugt typischerweise weniger Beleuchtung als jene einer Standard-Glühbirnenlampe. Daher werden eine Mehrzahl von LED-Leuchten kombiniert, um denselben Beleuchtungsgrad bereitzustellen, der von einer oder mehreren Standard-Glühbirnenlampen bereitgestellt wird. Die LED-Leuchten werden kombiniert, um ein LED-Modul zu bilden, das eine Mehrzahl von LED-Leuchten und Mittel zum mechanischen und elektrischen Verbinden der LED-Leuchten zu einer Leuchtenanordnung umfasst. Das LED-Modul kann so konfiguriert sein, dass es die erforderliche Anzahl von LED-Leuchten umfasst, die in einer Schaltung angeordnet sind, um den erwünschten Beleuchtungsgrad bereitzustellen. Zusätzlich sollte das LED-Modul konfiguriert sein, sich der besonderen Form oder Größe der Leuchtenanordnung anzupassen, die durch die Form oder Kontur der Automobilkarosseriegestaltung definiert sein kann.
LED-Module, die eine Mehrzahl von LED-Leuchten umfassen, sind im Stand der Technik bekannt. Solche Module sind im Allgemeinen aus einer Mehrzahl von LED-Leuchten gefertigt, von denen jede eine einen positiven Pol und eine einen negativen Pol bildende Leitung und eine Leiterplatte mit leitfähigen Bahnen aufweist. Die Mehrzahl von LED-Leuchten sind jeweils mit der Leiterplatte verbunden, durch Löten der den positiven Pol bildenden Leitung jeder LED an eine Bahn und durch Löten der den negativen Pol bildenden Leitung jeder LED an eine andere Bahn. Die LED-Leuchten können längs der Leiterplatte wie erwünscht angeordnet sein, um die Beleuchtungs-, Raum- und Konfigurationsanforderungen der besonderen Leuchtenanordnung zu erfüllen. Das LED-Modul ist mechanisch an der Leuchtenanordnung festgelegt, und die Leiterplatte ist elektrisch mit einer einen positiven Pol oder einer einen negativen Pol bildenden elektrischen Quelle innerhalb der Leuchtenanordnung verbunden.
Solche LED-Module benutzen typischerweise eine Lötverbindung, um die den positiven Pol und die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED mit den jeweiligen leitfähigen Bahnen zu verbinden, um eine gute elektrische und mechanische Verbindung zu gewährleisten. Jedoch ist das Verbinden jeder LED durch Löten eine bekannte Ursache von LED-Fehlfunktionen. Während des Lötvorganges wird Wärme von der Lötstelle durch die Leitung jeder LED und zum LED-Schaltkreis transferiert, was thermische Beschädigung zur Folge hat. Dieses Potential zur thermischen Beschädigung während der Herstellung des LED-Moduls kann die Zuverlässigkeit der LED reduzieren und begrenzt ihre Lebensfähigkeit als eine wünschenswerte Beleuchtungsquelle.
LED-Module, die im Stand der Technik bekannt sind, haben versucht, das Potential zur thermischen Beschädigung der LED-Leuchten zu minimieren, durch Aufbauen der LED-Leitungen aus Materialien, die eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweisen, wie zum Beispiel Stahl. Das Benutzen von Materialien mit niedriger thermischer Leitfähigkeit reduziert die Menge der Wärme, die von der Lötstelle zum LED-Schaltkreis selbst transferiert werden kann. Jedoch weisen Materialien, die eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweisen, notwendigerweise eine entsprechende niedrige elektrische Leitfähigkeit auf. Daher haben die im Stand der Technik benutzten Verfahren, die thermische Beschädigung während des Lötvorganges zu minimieren, zum Aufbau eines LED-Moduls geführt, das keine optimale elektrische Effizienz zeigt. Zusätzlich begrenzen LED-Leitungen, die aus solchen Materialien mit niedriger thermischer Leitfähigkeit aufgebaut sind, in wirksamer Weise die Menge an Leistung, die die LED verbrauchen kann und bleiben innerhalb zuverlässiger Betriebsparameter.
Eine Anordnung, in der LED-Schaltkreise von oben mit einer Leiterplatte verbunden sind, um eine lichtemittierende Gruppierung auszubilden, ist in der US-A-5,032,960 offenbart.
Die U5-A-4,803,599 offenbart eine Halteschienenanordnung zur vielseitigen Positionierung und Orientierung von Anzeigeleuchten, wie zum Beispiel Leuchtdioden (LEDs). Die Halteschienen sind auf eine gewünschte Länge gekürzt, um eine gewünschte Anzahl an LEDs aufzunehmen und sind gekürzt, um eine Mehrzahl von Schlitzen an vorbestimmten, beabstandeten LED-Standorten bereitzustellen. Die Verbindungsleitungen der LEDs sind in Schlitze eingesetzt und in einer Richtung eingestellt, die im Allgemeinen senkrecht zur Längsrichtung der Erstreckung der Halteschiene ist, um jede LED in einer gewünschten Höhe in Bezug auf eine Leiterplatte oder andere elektrische Schaltkreisvorrichtung zu positionieren, mit der die Leitungen verbunden sind.
Das Befestigen von LED-Leuchten auf einer Leiterplatte ist kostspielig. Jede LED muss zur Montage einzeln auf der Platte positioniert werden. Die Leiter platten selbst sind kostspielig. Demgemäß ist eine unterschiedliche Herangehensweise zum Verbinden von LED-Leuchten wünschenswert, sowohl zum Reduzieren der Kosten eines LED-Moduls, als auch zum Erhöhen der elektrischen Effizienz eines LED-Moduls.
Es ist daher wünschenswert, ein LED-Modul zu haben, das eine Mehrzahl von LED-Leuchten in einer Weise aufnehmen kann, welche die Zuverlässigkeit jeder LED optimieren wird. Es ist wünschenswert, dass das Halten von LED-Leuchten im LED-Modul optimale elektrische und thermische Effizienz begünstigt. Es ist wünschenswert, dass das LED-Modul willkürliche Beabstandung von jeder LED ermöglicht, um vorbestimmten Formen oder Beleuchtungsanforderungen zu entsprechen. Es ist auch wünschenswert, dass das LED-Modul praktisch zu erzeugen ist, von sowohl einem wirtschaftlichen als auch einem herstellungsbezogenen Standpunkt aus.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein LED-Modul wie in Anspruch 1 beschrieben bereitgestellt.
Es wird daher in der Praxis dieser Erfindung ein LED-Modul bereitgestellt, das als Beleuchtungsquelle benutzt wird. Das LED-Modul umfasst eine Mehrzahl von LED-Leuchten, wobei jede eine einen positiven Pol bildende Leitung und eine einen negativen Pol bildende Leitung aufweist. Die den positiven Pol bildende Leitung jeder LED ist mit einer einen positiven Pol bildenden Stromschiene und die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED ist mit einer einen negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden. Die die positiven und negativen Pole bildenden Stromschienen können parallel zueinander angeordnet und durch die Mehrzahl der LED-Leuchten getrennt sein. Die die positiven und negativen Pole bildenden Stromschienen sind aus einem elektrisch und thermisch leitfähigen Material aufgebaut, das mit der den positiven Pol bilden den Leitung und der den negativen Pol bildenden Leitung jeder LED kompatibel ist. Das LED-Modul kann so konfiguriert sein, dass es LED-Leuchten aufweist, die in einer seriellen Konfiguration oder in einer Kombination einer seriellen/parallelen Konfiguration angeordnet sind, abhängig von der vorbestimmten Beleuchtungsanforderung und/oder der Gestaltung der aufnehmenden Leuchtenanordnung.
Die den positiven Pol bildende Leitung und die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED kann mit den jeweiligen den positiven Pol und den negativen Pol bildenden Stromschienen durch eine beliebige mehrerer Techniken verbunden sein.
Die Stromschienen und Leitungen jeder LED-Leuchte können unabhängige Glieder sein, die durch einen Presssitz verbunden sind, der zwischen näherungsweise komplementären Teilen jeder Leitung und Stromschiene gebildet ist. Zum Beispiel kann jede Leitung und Stromschiene durch einen ineinandergreifenden Sitz festgelegt sein, der zwischen einem ausgesparten Teil der Leitung und einem näherungsweise komplementären ausgesparten Teil der Stromschiene gebildet ist. Jede Leitung und Stromschiene kann auch durch einen Presssitz festgelegt sein, der zwischen der Leitung und einem aufnehmenden Lappen gebildet ist, der integral mit der Stromschiene ausgebildet ist. Alternativ kann jede LED-Leitung und Stromschiene durch Benutzung einer Niedrigwärmetechnik, wie zum Beispiel Punktschweißen oder dergleichen, festgelegt sein. Des Weiteren können die Stromschiene und ein korrespondierender Teil der Verbindungsleitung gegenseitig angepasst sein durch einen umformenden Crimpvorgang, um eine ineinandergreifende Verbindung zu bilden.
Das LED-Modul ist konfiguriert, um serielle und parallele elektrische mechanische Zwischenverbindungen mit anderen LED-Modulen aufzunehmen, um eine LED-Anordnung auszubilden, die eine vorbestimmte Länge aufweist und eine erwünschte Anzahl von LED-Leuchten umfasst.
Das LED-Modul gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht einem Gestalter, die Platzierung jeder LED in dem Modul zu variieren, abhängig von der gewünschten Beleuchtungsanforderung für eine bestimmte Anwendung. Das LED-Modul kann auch konfiguriert sein, in eine auf eine bestimmte Weise geformte Leuchtenanordnung zu passen. Die integral ausgebildete, ineinandergreifende, Press- oder Niedrigwärmeverbindung jeder LED innerhalb des LED-Moduls vermeidet den Bedarf, jede LED durch Löten zu verbinden, was potentielle thermische Beschädigung jeder LED eliminiert und dadurch die Zuverlässigkeit des LED-Moduls vergrößert. Zusätzlich vermeidet ein solches Verbindungsschema die Kosten, die damit verbunden sind, die LED-Leuchten auf einer Leiterplatte halten zu müssen.
Diese und andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser mit Verweis auf die Beschreibung von mehreren beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung verstanden, die in den Zeichnungen gezeigt werden, worin:
1 eine halbschematische Explosions-Seitenansicht einer Automobilleuchtenanordnung ist, die ein LED-Modul der vorliegenden Erfindung umfasst;
2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines LED-Moduls ist;
3 eine längs 3-3 in 2 genommene Querschnittsansicht einer LED ist;
4 ein elektrischer Schaltplan einer LED-Anordnung ist, die drei LED-Module in serieller elektrischer Verbindung umfasst;
5 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten zweiten Ausführungsform des LED-Moduls ist;
6 eine unvollständige Querschnittsansicht einer Leitungsverbindung längs 6-6 in 5 ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform des LED-Moduls ist;
8 eine Draufsicht einer einen positiven Pol bildenden Stromschiene ist, nachdem ein einen Lappen ausbildender Schlitz gebildet ist;
9 eine Seitenansicht der den positiven Pol bildenden Stromschiene ist, nachdem ein integral ausgebildeter Lappen von der Oberfläche der den positiven Pol bildenden Stromschiene weggebogen worden ist;
10 eine Seitenansicht der den positiven Pol bildenden Stromschiene ist, nachdem der integral ausgebildete Lappen um die den positiven Pol bildende Leitung gebogen worden ist;
11 eine Seitenansicht einer einen positiven Pol bildenden Stromschiene ist, die zwei integral ausgebildete Lappen umfasst;
12 eine Draufsicht einer alternativen Ausführungsform von verbundenen LED-Modulen ist, die eine Matrix von LED-Leuchten umfassen; und
13 ein elektrischer Schaltplan einer alternativen Ausführungsform des LED-Moduls ist, das LED-Leuchten umfasst, die in serieller/paralleler elektrischer Verbindung angeordnet sind.
1 zeigt ein Leuchtdioden-(LED)-Modul 10 gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es benutzt werden kann, um eine Außenbeleuchtung in einer Automobilleuchtenanordnung 12 bereitzustellen, wie zum Beispiel eine Bremsleuchte. Die Automobilleuchtenanordnung umfasst ein Gehäuse 14, ein oder mehrere LED-Module 10 und eine Rückplatte 16. Das LED-Modul umfasst eine Mehrzahl von LED-Leuchten 18, die elektrisch und mechanisch in einer Weise verbunden sind, dass sie einen Streifen von LED-Leuchten bilden. Das LED-Modul ist so bemessen und konfiguriert, eine mechanische und elektrische Verbindung mit der Rückplatte 16 aufzunehmen, die gemäß der Kontur oder Gestaltung der Automobilkarosserie geformt sein kann. Das LED-Modul ist aus der gewünschten Anzahl von LED-Leuchten gefertigt, um sich dem Beleuchtungsgehäuse 14 anzupassen und die gewünschte Menge an Beleuchtung bereitzustellen. Das LED-Modul ist zwischen dem Rückgehäuse und dem Beleuchtungsgehäuse eingebaut, um die Automobilleuchtenanordnung zu bilden. Das LED-Modul kann an jedem Ende mit einem elektrischen Verbinder 19, der sich von der Rückplatte weg erstreckt, elektrisch verbunden werden.
Obwohl das LED-Modul der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang des Ausbildens von Beleuchtung für den äußeren Bereich von Automobilen beschrieben wird, kann das LED-Modul der vorliegenden Erfindung auch als eine Lichtquelle zum Beleuchten des inneren Bereiches eines Automobils benutzt werden oder als eine Lichtquelle in anderen Anwendungen als Automobilen.
2 zeigt nur zur Information ein Beispiel eines LED-Moduls 10. Das LED-Modul umfasst eine Mehrzahl von LED-Leuchten 18 (obwohl das LED-Modul eine beliebige Anzahl von LED-Leuchten umfassen kann, ist zum Zwecke der Klarheit ein LED-Modul gezeigt, das nur fünf LED-Leuchten umfasst). Jede LED-Leuchte weist eine Vorderseite 20 und eine gegenüber der Vorderseite positionierte Rückseite auf. Die Vorderseite der LED-Leuchte ist die Seite, von der die LED in der Leuchte Licht emittiert. Jede LED-Leuchte hat eine einen positiven Pol bildende Leitung 24 und eine einen negativen Pol bildende Leitung 26, die sich jeweils nach unten und weg von gegenüberliegenden Enden der Rückseite erstrecken und eine elektrische Verbindung zur LED in der Leuchte bereitstellen.
Jede LED-Leuchte ist herkömmlich. Sie umfasst eine einen positiven Pol bildende Leitung 24 und eine oder mehrere einen negativen Pol bildende Leitung(en) 26 zum Schaffen einer elektrischen Verbindung zu einer Leuchtdiode 25, wie in 3 gezeigt ist. Im Allgemeinen ist die LED in einer reflektierenden Vertiefung befestigt, zum Beispiel in der den negativen Pol bildenden Leitung durch ein elektrisch leitfähiges Klebemittel. Ein feiner Draht 27 ist mit der Vorderseite der LED und der benachbarten den positiven Pol bildenden Leitung drahtverbunden. Die Enden der Leitungen und der LED sind in einen transparenten Kunststoff, wie zum Beispiel einem Epoxidharz, eingebettet oder "eingetopft". Da die Leitungen in dem Kunststoff befestigt sind, dienen sie auch als mechanischer Halt für die LED-Leuchte. Ziemlich oft ist die Vorderseite 20 der LED-Leuchte mit einer konvexen Linse 29 zum Konzentrieren des emittierten Lichtes ausgestaltet. In dieser Beschreibung können die Begriffe LED und LED-Leuchte abwechselnd verwendet werden.
Der besondere Aufbau der LED und LED-Leuchte, die Anordnung von Leitungen in der Lampe etc. sind zur Anwendung dieser Erfindung nicht bedeutend. Das kann zum Beispiel durch Feststellen erkannt werden, dass die Leitungen im Beispiel von 2 den Kunststoff durch die Rückseite verlassen, während die Leitungen in der Ausführungsform von 5 durch Seitenflächen des Kunststoffes austreten. Es wird auch erkannt werden, dass einige LED-Leuchten runde Kuppeln an Stelle von rechteckigen Körpern mit einer kuppelförmigen Linse auf einer flachen Seite sind.
Jede LED-Leuchte ist mit einer einen positiven Pol bildenden Stromschiene 28 und einer einen negativen Pol bildenden Stromschiene 30 verbunden. In der ersten Ausführungsform ist die den positiven Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte integral mit der den positiven Pol bildenden Stromschiene ausgebildet. In ähnlicher Weise ist die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte integral mit der den negativen Pol bildenden Stromschiene ausgebildet.
Die Position jeder Stromschiene bezüglich jeder LED-Leuchte kann von der bestimmten mechanischen und/oder elektrischen Verbindungsanforderung einer aufnehmenden Leuchtenanordnung abhängig sein. In der ersten Ausführungsform ist die den positiven Pol bildende Stromschiene benachbart zur Rückseite jeder LED-Leuchte nahe der den positiven Pol bildenden Leitung 24 positioniert. In ähnlicher Weise ist die den negativen Pol bildende Stromschiene benachbart zur Rückseite jeder LED-Leuchte nahe der den negativen Pol bildenden Leitung 26 positioniert. Die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene umfassen jeweils einen Streifen elektrisch leitfähigen Materials. Die Konfiguration und Dicke jeder Stromschiene können von der Anzahl der LED-Leuchten, die für eine be stimmte Anwendung gewünscht sind, sowie von den besonderen elektrischen oder mechanischen Verbindungsanforderungen einer besonderen Leuchtenanordnung abhängen. Ein typisches LED-Modul kann eine einen positiven Pol und eine einen negativen Pol bildende Stromschiene umfassen, die jeweils ungefähr 5 mm hoch, ungefähr 0,4 mm dick und die voneinander um eine Distanz von ungefähr 5 mm beabstandet sind. Die LED-Leuchten sind auf dem Modul in Abständen von etwa 10 mm angeordnet.
In den 2, 5 und 7 ist das LED-Modul dargestellt, das eine einen positiven Pol bildende Stromschiene 28 aufweist, die mit der den positiven Pol bildenden Leitung 24 jeder LED-Leuchte verbunden ist, und in ähnlicher Weise ist eine einen negativen Pol bildende Stromschiene 30 mit der den negativen Pol bildenden Leitung 26 jeder LED-Leuchte verbunden. Die Weise, in der die LED-Leuchtenleitungen konfiguriert sind, ist nicht als repräsentativ für eine bestimmte LED-Leuchte gedacht. Zum Beispiel ist jede LED-Leuchte in 5 mit zwei einen negativen Pol bildenden Leitungen und nur einer einen positiven Pol bildenden Leitung gezeigt. Die Unterschiede zwischen den zwei Leitungen sollen nicht repräsentativ für eine bestimmte Art der LED-Leuchte sein, sondern werden eher für Zwecke der Klarheit benutzt, um die beiden Leitungen zu unterscheiden. Es muss verstanden werden, dass es keine herkömmliche Konfiguration von einen positiven Pol oder einen negativen Pol bildenden Leitungen gibt. Demgemäß kann jede beliebige Art von LED-Leuchte benutzt werden, um ein LED-Modul gemäß der Praxis dieser Erfindung aufzubauen.
Die integral ausgebildete Leitungsstromschienenanordnung kann während des Herstellungsverfahrens der LED-Leuchten vollendet werden. Die LED-Leuchte ist in einer solchen Weise aufgebaut, dass die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene als der den positiven Pol und der den negativen Pol bildende Teil jeder LED-Leuchte einge baut sind. Diese Art von Stromschiene kann als "freie" oder "preiswerte" Stromschiene bezeichnet werden, weil sie das Erzeugnis des Verfahrens ist, das benutzt wird, um die LED-Leuchten herzustellen, und nicht als einzelne Komponente hergestellt wird. Demgemäß sollte das LED-Modul, das eine solche integral ausgebildete Leitungsstromschienenverbindungsanordnung umfasst, kosteneffizienter zu erzeugen sein als LED-Module, die Stromschienen umfassen, die nicht integral ausgebildete Glieder jeder LED-Leuchte sind.
Die integral ausgebildete Leitungsstromschienenverbindung der ersten Ausführungsform vermeidet den Bedarf, eine Lötverbindung zu benutzen, um jede LED-Leuchte mit den Stromschienen zu verbinden. Ein Vermeiden des Bedarfs, jede Leitung mit ihrer zugehörigen Stromschiene durch Löten zu verbinden, eliminiert potentielle thermische Beschädigung, die jeder LED-Leuchte begegnen kann, und erhöht dadurch die Zuverlässigkeit jeder LED-Leuchte und des LED-Moduls. Zusätzlich ermöglicht eine Eliminierung des Bedarfs, jede LED durch Löten zu verbinden, auch die Benutzung von Stromschienen, die aus Materialien gefertigt sind, die eine hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit aufweisen, was die elektrische und thermische Effizienz des LED-Moduls optimiert. Ein bevorzugtes Stromschienenmaterial kann Kupfer und dergleichen umfassen.
Da die Stromschienen des LED-Moduls in diesem Beispiel integral mit jeder LED-Leuchte ausgebildete Glieder sind, wird die Gefahr von thermischen Belastungen eliminiert, die sich zwischen zwei Materialien entwickelt, die unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Ein Eliminieren des Potentials, dass sich eine thermische Belastung zwischen jeder LED-Leuchte und den Stromschienen entwickelt, erhöht die Zuverlässigkeit ihrer mechanischen und elektrischen Verbindung und optimiert dadurch die Zuverlässigkeit des LED-Moduls.
Das LED-Modul kann konfiguriert sein, um eine Mehrzahl von LED-Leuchten aufzunehmen, die zum Ausbilden von einer äußeren Automobilbeleuchtung benutzt werden, wie zum Beispiel Parkleuchten, Schlussleuchten, Bremsleuchten und dergleichen. Das LED-Modul kann als ein Streifen gewünschter Länge konfiguriert sein, der eine vorbestimmte Anzahl von der Reihe nach angeordneten LED-Leuchten umfasst. Jede Stromschiene kann Löcher 32 oder dergleichen umfassen, wie in 2 gezeigt ist, um ihre Verbindung mit einem elektrischen Verbinder innerhalb der Leuchtenanordnung zu erleichtern. Die Löcher können auch benutzt werden, um die serielle Verbindung von zwei oder mehr benachbarten LED-Modulen zu erleichtern, wie durch den elektrischen Schaltplan in 4 gezeigt ist, indem eines der mechanischen Verbindungsschemata gemäß der Prinzipien dieser Erfindung benutzt wird.
Es kann wünschenswert sein, LED-Module in einer elektrischen Serie, wie in 4 illustriert ist, zu verbinden, um eine gewünschte Spannungs-Strom-Beziehung für eine Gruppe von Leuchten zu erhalten. Zum Beispiel ist die in einer Automobilanwendung verfügbare Spannung über 12 Volt, wohingegen der typische Spannungsabfall über einer LED weniger als etwa 2 Volt ist. Durch Benutzen von Gruppen von Leuchten parallel und Verbinden der Gruppen in Serie, wird der erwünschte Spannungsabfall für eine Lichtquelle mit vielen LED-Leuchten erzielt. Die Anzahl von Leuchten in einem parallelen Modul und die Anzahl solcher in Serie verbundener Module hängt von mehreren Faktoren ab, einschließend, zum Beispiel, die beleuchtete Fläche, die verfügbare Spannung und den verfügbaren Strom, die Zuverlässigkeit der Herstellung der Module und die Anzahl der Leuchten, die ohne Weiteres pro Modul in der besonderen Herstellungsvorrichtung verfügbar sind. Zu Zwecken der Klarheit und Illustration können die LED-Module in einer elektrischen Serie angeordnet sein durch elektrisches Verbinden der den negativen Pol bildenden Stromschiene jedes LED-Moduls mit einer einen positiven Pol bildenden Stromschiene eines benachbarten LED-Moduls.
Die Fähigkeit, LED-Module in Serie zwischenzuverbinden, ist wünschenswert, weil sie dem Gestalter ermöglichen kann, einen erwünschten Beleuchtungsgrad zu erhalten, ohne durch das Herstellungsverfahren der LED-Leuchten begrenzt zu sein. Zum Beispiel können LED-Leuchten in relativ kleinen Gruppen von fünf oder sechs hergestellt werden, auf Grund der Begrenzungen des Herstellungsverfahrens selbst. Demgemäß kann ein erstes Beispiel des LED-Moduls, das LED-Leuchten umfasst, die durch ein solches Verfahren hergestellt werden, nur vier bis sechs LED-Leuchten umfassen. Der Gestalter kann die innewohnenden Begrenzungen eines solchen LED-Leuchten-Herstellungsverfahrens überwinden und den erwünschten Beleuchtungsgrad durch einfaches Zwischenverbinden der gewünschten Anzahl von LED-Modulen in Serie erhalten. Jedes LED-Modul kann mit einer elektrischen Quelle oder mit einem weiteren LED-Modul durch Techniken verbunden werden, die dem Fachmann gut bekannt sind, wie zum Beispiel durch einen Schweißpunkt, eine Niete, einen Presssitz und dergleichen.
Ein Defizit der integral ausgebildeten Leitungsstromschienenausführungsform ist ein Mangel an elektrischer und mechanischer Flexibilität. Unterschiedliche Anwendungen von LED-Leuchten erfordern zum Beispiel unterschiedliche Abstände zwischen jeder LED-Leuchte, spannungsangepasste LED-Leuchten oder elektrische Verbindungen, die sich von den illustrierten parallelen Verbindungen unterscheiden. Die Werkzeugbestückung zum Fertigen einer integral ausgebildeten Leitungsstromschienenausführungsform ist kostspielig, und wenn nicht eine sehr große Anzahl an Modulen gebaut werden muss, können die Stückkosten übermäßig sein. Daher ist eine unterschiedliche Technik für Flexi bilität im Herstellungsverfahren wünschenswert, um LED-Module mit gewünschten Konfigurationen zu fertigen.
Allgemein gesprochen ist eine geeignete andersartige Technik, LED-Leuchten auf einer Stromschiene herzustellen, wie sie derzeit praktiziert wird, die einzelnen LED-Leuchten von der Stromschiene zu schneiden, und dann die LED-Leuchten zu parallelen schienenartigen Streifen mit beliebigem gewünschtem Abstand wieder zu verbinden. Solche Module können mit wenigen oder vielen parallel geschalteten LED-Leuchten gefertigt werden und können in seriellen und parallelen Anordnungen verbunden werden, um die gewünschten elektrischen Eigenschaften zu erhalten.
Daher zeigt 5 eine bevorzugte Ausführungsform des LED-Moduls 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie die erste Ausführungsform umfasst die zweite Ausführungsform eine Mehrzahl von LED-Leuchten 18 (obwohl das LED-Modul eine beliebige Anzahl von LED-Leuchten umfassen kann, ist zu Zwecken der Klarheit ein LED-Modul gezeigt, das nur drei LED-Leuchten umfasst). Jede LED-Leuchte weist eine Vorderseite 20 und eine Rückseite auf, die gegenüber der Vorderseite positioniert ist. Jede LED-Leuchte hat eine einen positiven Pol bildende Leitung 24 und eine oder mehrere einen negativen Pol bildende Leitung(en) 26, die sich jeweils nach außen und weg von der LED-Leuchte von gegenüberliegenden Seiten erstrecken und eine elektrische Verbindung zur LED-Leuchte bereitstellen. Die den positiven Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte ist mit der den positiven Pol bildenden Stromschiene 28 verbunden, und die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte ist mit der den negativen Pol bildenden Stromschiene 30 verbunden.
Die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene sind parallel zueinander positioniert und sind durch die LED-Leuchten getrennt. Jede Stromschiene umfasst einen dünnen Streifen von elektrisch leitfähigem Material. Die Dicke und Konfiguration jeder Stromschiene kann variieren, abhängig von den gewünschten Beleuchtungsanforderungen oder der Konfiguration der aufnehmenden Leuchtenanordnung. Ein bevorzugtes LED-Modul kann eine einen positiven Pol und eine einen negativen Pol bildende Stromschiene umfassen, die jeweils ungefähr 5 mm breit und ungefähr 0,4 mm dick sind.
Die den positiven Pol und die den negativen Pol bildende Stromschiene kann, anders als jene in 5 illustrierte, in Bezug auf die LED-Leuchten positioniert sein, abhängig von der besonderen Konfiguration oder der Verbindungsanforderung der Leuchtenanordnung. Zum Beispiel können die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene mit ihren Flächen senkrecht zur Vorderseite der LED-Leuchte positioniert sein, wie in 2 gezeigt ist. Die Leitungen für eine solche Konfiguration können innerhalb oder außerhalb des Kunststoffeintopfmaterials gebogen sein.
Anders als beim ersten Beispiel sind die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene dieser Ausführungsform nicht integral mit der zugehörigen, den positiven Pol bildenden Leitung und der den negativen Pol bildenden Leitung jeder LED-Leuchte ausgebildet. Die den positiven Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte ist mit der den positiven Pol bildenden Stromschiene verbunden, um eine einen positiven Pol bildende Leitungsverbindung 34 zu bilden. In ähnlicher Weise ist die den negativen Pol bildende Leitung jeder LED-Leuchte mit der den negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden, um eine einen negativen Pol bildende Verbindungsleitung 36 zu bilden. Die Leitungen jeder LED-Leuchte können mit den Stromschienen verbunden sein, durch Verwendung einer ineinandergreifenden Verbindung, wodurch ein Teil der Leitung jeder LED-Leuchte in engem Kontakt mit einem näherungsweise komplementären Teil der zugehörigen Stromschiene platziert ist. Die Verbindung kann durch Benutzen von Techniken gebildet sein, die dem Fachmann zu anderen Zwecken gut bekannt sind, wie zum Beispiel durch Festklammern und dergleichen.
In dieser Ausführungsform umfassen die den positiven Pol bildende Leitungsverbindung 34 und die den negativen Pol bildende Leitungsverbindung 36 jeweils einen ausgesparten Teil der Leitung, der in engem Kontakt mit einem näherungsweise komplementären Teil der zugehörigen Stromschiene platziert ist, wie in 6 gezeigt ist. Die Leitungsverbindung in der zweiten Ausführungsform kann durch ein gut bekanntes kommerzielles Verfahren gebildet werden, wie zum Beispiel eines, das eine Stanze benutzt, um eine Einrückung in sowohl der Leitung als auch der zugehörigen Stromschiene zu platzieren, nachdem die Leitung ausgerichtet und in Position gegenüber der Oberfläche der Stromschiene platziert worden war. Bei solch einer Technik zieht ein tiefes Stanzen einen becherförmigen Eindruck sowohl in die Leitung als auch in die Stromschiene. Wenn das geschlossene Ende des Bechers in die entgegengesetzte Richtung gedrückt wird, formen sich die Wände der Becher "pilzförmig" oder wölben sich eine kleine Menge nach außen auf zum Ineinandergreifen des inneren Bechers in den äußeren Becher. Dies bildet sowohl ein sicheres mechanisches Ineinandergreifen als auch eine elektrische Verbindung mit niedrigem Widerstand. Wie illustriert, wird der innere Becher in einem Teil der Leitung gebildet, und der äußere Becher wird in der Stromschiene gebildet. Diese könnten offensichtlich, wenn gewünscht, umgedreht sein.
Obwohl die den positiven Pol und die den negativen Pol bildenden Leitungsverbindungen dieser Ausführungsform durch Ineinandergreifen ausgesparter Leitungs- und Stromschienenteile gebildet sind, können andere mechanische ineinandergreifende Verbindungen, definiert als ein Presssitz, ein ineinander greifender Sitz oder ein Äquivalent, innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung benutzt werden. Zum Beispiel kann eine ineinandergreifende Verbindung durch Benutzen einer Niete und dergleichen als das pilzförmige Glied erzielt werden. Obwohl die zweite Ausführungsform des LED-Moduls eine einzelne ineinandergreifende Verbindung an jeder Leitung zeigt, kann die Leitung mit der zugehörigen Stromschiene durch Benutzen einer oder mehrerer ineinandergreifender Verbindungen verbunden werden, wenn derartiges gewünscht ist.
Im Unterschied zum ersten Beispiel eines LED-Moduls, das eine einen positiven Pol und eine einen negativen Pol bildende Stromschiene umfasst, die integral mit jeder LED-Leuchte ausgebildete Glieder sind, umfasst diese Ausführungsform eine einen positiven Pol und eine einen negativen Pol bildende Stromschiene, die nicht integral ausgebildete Glieder jeder LED-Leuchte sind. Die Platzierung jeder LED-Leuchte entlang der den positiven Pol und der den negativen Pol bildenden Stromschiene ist daher nicht von dem Herstellungsverfahren jeder LED-Leuchte abhängig. Vielmehr kann jede LED-Leuchte an willkürlichen Positionen entlang der Stromschienen angeordnet werden, was dem Gestalter ermöglicht, den Zwischenraum der LED-Leuchten zu variieren, abhängig von der besonderen Beleuchtungsanforderung oder Konfiguration der aufnehmenden Leuchtenanordnung.
Die den positiven Pol und die den negativen Pol bildende Leitungsverbindung in dieser Ausführungsform, wie in dem ersten Beispiel, vermeidet den Bedarf, jede Leitung der LED-Leuchte mit den zugehörigen Stromschienen durch Löten zu verbinden. Ein Vermeiden des Bedarfs zu Löten eliminiert die Möglichkeit des Hervorrufens von thermischer Beschädigung an den LED-Leuchten und erhöht dadurch die Zuverlässigkeit jeder LED-Leuchte und des LED-Moduls. Zusätzlich ermöglicht ein Vermeiden einer Lötverbindung die Benutzung von Stromschienen, die aus einem Material aufgebaut sind, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist, was die elektrische Effizienz jeder LED-Leuchte und des LED-Moduls optimiert. Kupfer ist ein bevorzugtes Stromschienenmaterial.
Um das Auftreten von thermischer Belastung zu minimieren, die sich zwischen zwei verbundenen Metallen entwickeln kann, die unterschiedliche Eigenschaften der thermischen Ausdehnung aufweisen, ist es bevorzugt, dass das gewählte Stromschienenmaterial einen näherungsweise gleichen oder mindestens einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (CTE; CTE = Coefficient of Thermal Expansion) aufweist wie der CTE des Leitungsmaterials jeder LED-Leuchte. Das Wählen eines Stromschienenmaterials, das denselben CTE wie jenen der LED-Leuchten-Leitungen aufweist, eliminiert die Möglichkeit einer thermisch bezogenen mechanischen Fehlfunktion, die an der den positiven Pol bildenden Leitungsverbindung 34 und der den negativen Pol bildenden Leitungsverbindung 36 auftreten kann und erhöht dadurch die Zuverlässigkeit des LED-Moduls. Es ist auch wünschenswert, dass das Material, das für die Stromschienen gewählt ist, mit dem Material der Leitungen der LED-Leuchten kompatibel ist, um das Auftreten einer unerwünschten galvanischen Aktion, wie zum Beispiel Korrosion oder dergleichen, an Punkten der Verbindung zu vermeiden.
7 zeigt eine zweite Ausführungsform des LED-Moduls 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich zur ersten Ausführungsform in allen Gesichtspunkten mit Ausnahme der den positiven Pol bildenden Leitungsverbindung 34 und der den negativen Pol bildenden Leitungsverbindung 36. Wie die erste Ausführungsform sind die den positiven Pol bildende Stromschiene und die den negativen Pol bildende Stromschiene in der zweiten Ausführungsform nicht integral mit der den positiven Pol bildenden Leitung und der den negativen Pol bildenden Leitung jeder LED-Leuchte aus gebildet. Die Leitungen jeder LED-Leuchte sind mechanisch und elektrisch mit den Stromschienen durch einen Presssitz verbunden, der zwischen den Leitungen und einem Lappen 40 gebildet ist, der integral mit den zugehörigen Stromschienen ausgebildet ist.
Die Leitungsverbindung ist zunächst durch Schneiden von mindestens einem einen Lappen ausbildenden Schlitz 38 in jede Stromschiene gebildet, um einen integral ausgebildeten Lappen 40 zu bilden, wie in den 7 und 8 gezeigt ist. Während des Arbeitsschrittes des Schneidens wird der integral ausgebildete Lappen jeder Stromschiene nach außen und weg von einer Vorderseite jeder Stromschiene gebogen, wie in den 8 und 9 gezeigt ist. Der Lappen ist von ausreichender Größe und Länge, um sich an seine Platzierung über der Oberfläche der komplementären Leitung jeder LED-Leuchte anzupassen. Ein verbindender Teil der Leitung 24 jeder LED-Leuchte umfasst eine Vorderseite und eine Rückseite gegenüber der Vorderseite. Die Rückseite des verbindenden Teils jeder Leitung wird in Position gegenüber der Vorderseite der zugehörigen Stromschiene nahe bei dem festgelegten Teil des integral ausgebildeten Lappens platziert. Der integral ausgebildete Lappen wird nach innen in Richtung der Stromschiene um und über die Leitung gebogen, wie in den 7 und 10 gezeigt ist. Eine Kraft wird auf den Lappen ausgeübt, um einen Presssitz zu bilden, durch einen engen Kontakt zwischen der Vorderseite der Schiene und der Leitungsrückseite und zwischen der Leitungsvorderseite und dem integral ausgebildeten Lappen.
Alternativ können die Leitungen jeder LED-Leuchte mit den zugehörigen Stromschienen durch einen Presssitz verbunden sein, der mehr als einen integral ausgebildeten Lappen 40 aufweist. Zum Beispiel kann ein Paar von integral ausgebildeten Lappen an jeder Stromschiene gebildet und um eine Leitung gebogen sein, um einen Presssitz zu bilden, wie in 11 gezeigt. Andere Verbindungen, wie zum Beispiel die Crimpverbindungen, die in lötlosen Kabelenden und Verbindern benutzt werden, könnten auch benutzt werden, sowie Kopplungs-"Schlitze", die bei Isolierungsverschiebungsverbindungsschemata üblich sind.
Wie die erste Ausführungsform des LED-Moduls ermöglicht die zweite Ausführungsform die willkürliche Platzierung der LED-Leuchten längs dem Paar Stromschienen und ermöglicht dem Gestalter dadurch, die LED-Leuchten gemäß der besonderen Beleuchtungsanforderung oder der besonderen Konfiguration der Leuchtenanordnung zu platzieren. Es sollte auch bemerkt werden, dass sich die Position der Stromschienen in Bezug auf die LED-Leuchten von jener in 7 illustrierten unterscheiden kann. Zum Beispiel kann jede Stromschiene 28 und 30 mit ihrer Fläche senkrecht zur Rückseite jeder LED-Leuchte positioniert werden, ähnlich zu jener in 2 illustrierten.
Bei jeder dieser Ausführungsformen bilden die leitfähigen Stromschienen den strukturellen Halt für die LED-Leuchten und die elektrische Verbindung. Es ist nicht länger notwendig, eine kostspielige Leiterplatte einzusetzen, auf welche LED-Leuchten einzeln aufgelötet sind.
Obwohl begrenzte Ausführungsformen des LED-Moduls hierin beschrieben worden sind, werden viele Modifikationen und Variationen dem Fachmann offensichtlich sein. Zum Beispiel muss innerhalb des Umfangs dieser Erfindung verstanden werden, dass die LED-Leuchten des LED-Moduls an den Stromschienen festgelegt sein können durch Benutzen eines anderen Verbindungsschemas als jenes besonders beschriebene oder illustrierte. Ein alternatives Verbindungsschema kann eine Niedrigwärme-Zwischen-Verbindungstechnik umfassen, die keine thermische Beschädigung der LED-Leuchten zur Folge haben wird, wie zum Beispiel Punktschweißen oder dergleichen.
Es muss auch innerhalb des Umfangs dieser Erfindung verstanden werden, dass das LED-Modul zusammen mit anderen LED-Modulen verbunden sein kann, auf unterschiedliche Weise als jene zuvor beschriebene oder illustrierte. Zum Beispiel kann eine Anzahl von LED-Modulen miteinander verbunden sein, wie in 12 gezeigt ist, was eine Matrixanordnung von LED-Leuchten zur Folge hat. Diese Verbindungsanordnung zwischen LED-Modulen in dieser alternativen Ausführungsform ist im Wesentlichen dieselbe wie die Serien-LED-Modul-Verbindung, die in 4 dargestellt ist. Jedoch sind, an Stelle des Miteinanderverbindens eines Endes einer einen negativen Pol bildenden Stromschiene mit einem Ende einer benachbarten einen positiven Pol bildenden Stromschiene, die LED-Module elektrisch über eine gemeinsame Stromschiene verbunden, die von einem einen relativ negativen Pol bildenden Charakter in Bezug auf einen parallelen Streifen von LED-Leuchten ist, der mit ihr verbunden ist, und von einem einen relativ positiven Pol bildenden Charakter für einen zweiten parallelen Streifen von LED-Leuchten ist, der auch mit ihr verbunden ist. Die Matrixanordnung von LED-Leuchten, die in 12 gezeigt ist, kann elektrisch mit einer externen Stromquelle verbunden sein durch Verbinden des Teils der Leistungsquelle, der einen einen negativen Pol bildenden Charakter hat, mit einer Stromschiene am Ende der LED-Matrix, d. h. der Stromschiene, die sich an der äußeren Linken der 12 befindet, und durch Verbinden des einen positiven Pol bildenden Teils der Leistungsquelle mit der Stromschiene, die sich am anderen Ende der LED-Matrix befindet, d. h. an der äußeren rechten Seite von 12. Diese besondere Konfiguration kann eingesetzt werden, um eine vorbestimmte Beleuchtungsanforderung zu erzielen oder eine Platzierung innerhalb einer besonders gestalteten Beleuchtungsanordnung zu erleichtern. Die den positiven Pol und die den negativen Pol bildenden Leitungen jeder LED-Leuchte können mechanisch und elektrisch mit einer Stromschiene verbunden sein durch das mechanische Verbindungsschema, das zuvor bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform oben beschrieben wurde. Alternativ muss verstanden werden, dass die LED-Leuchten in dieser alternativen Ausführungsform mit den Stromschienen durch ein beliebiges anderes der Verbindungsschemata, die zuvor oben beschrieben wurden, verbunden werden können.
Es muss innerhalb des Umfangs dieser Erfindung verstanden werden, dass das LED-Modul so konfiguriert sein kann, dass es eine Anzahl von LED-Leuchten umfasst, die in paralleler Verbindung/Serienverbindung innerhalb des LED-Moduls angeordnet sind. Wie in dem elektrischen Schaltplan gezeigt ist, der in 13 illustriert ist, kann eine solche alternative Ausführungsform eine Anzahl von seriell verbundenen LED-Leuchtenreihen umfassen, die sich in paralleler Weise zwischen der den positiven Pol und der den negativen Pol bildenden Stromschiene erstrecken. Die LED-Leuchten in dieser alternativen Ausführungsform können durch ein beliebiges der Verbindungsschemata, die zuvor oben beschrieben wurden, verbunden sein.
Demgemäß muss verstanden werden, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche das LED-Modul gemäß der Praxis dieser Erfindung anders als jenes besonders hierin beschriebene ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus ist es klar, dass es innerhalb des Umfangs der obigen Lehre ein Leuchtdioden-(LED)-Modul gibt zum Ausbilden einer Beleuchtungsquelle, umfassend: eine Mehrzahl von LED-Leuchten, wobei jede LED-Leuchte mindestens zwei Verbindungsleitungen aufweist, eine einen positiven Pol bildende Stromschiene und eine einen negativen Pol bildende Stromschiene; und Mittel zum mechanischen und elektrischen Verbinden der LED-Leuchten, zwischen der den positiven Pol bildenden Stromschiene und der den negativen Pol bildenden Stromschiene durch eine mechanische ineinandergreifende Verbin dung. Die LED-Leuchten sind mit der zugehörigen Stromschiene durch eine ineinandergreifende Überlagerung verbunden zwischen einem umgeformten Teil jeder LED-Leuchten-Leitung und einem näherungsweise komplementär umgeformten Teil der Stromschiene, und die umgeformten Teile umfassen konzentrische ausgesparte Leitungs- und Stromschienenteile in engem Kontakt miteinander, wobei sie eine ineinandergreifende Verbindung bilden.
Die LED-Modul-Leuchten sind mit Stromschienen durch einen Presssitz verbunden, der zwischen einem Teil der Leitung und einem näherungsweise komplementären Teil der Stromschiene gebildet ist. Die näherungsweise komplementären Teile jeder Leitung und zugehörigen Stromschiene umfassen einen Lappen, der integral mit der Stromschiene ausgebildet ist und eine ausreichende Größe aufweist, um einen Teil der Leitung zu umgeben, wobei die Leitung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Leitungsrückseite in engem Kontakt mit einer Vorderseite der Stromschiene steht, wobei die Leitungsvorderseite in einem engen Kontakt mit einer Rückseite des Lappens steht, um einen Presssitz zu bilden.
Der Presssitz ist zwischen jeder Leitung und mehr als einem Lappen gebildet, der integral mit der zugehörigen Stromschiene ausgebildet ist, und die LED-Leuchten sind seriell miteinander zwischen der den positiven Pol und der den negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden, um eine Anzahl von LED-Leuchtenreihen zu bilden, die jeweils elektrisch parallel mit der den positiven Pol bildenden Stromschiene und der den negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden sind.
Die Leuchtdioden-(LED)-Modul-Leitungen jeder LED-Leuchte und die Stromschienen sind aus elektrisch leitfähigen Materialien gefertigt, die näherungsweise gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Der Lappen umfasst einen Teil der Stromschiene, der aus der Ebene der Stromschiene heraus umgeformt ist und mit der zugehörigen Leitung in verriegeltem Eingriff steht. Andererseits ist die den positiven Pol bildende Stromschiene integral mit der den positiven Pol bildenden Leitung jeder LED-Leuchte ausgebildet, und die den negativen Pol bildende Stromschiene ist integral mit der den negativen Pol bildenden Leitung jeder LED-Leuchte ausgebildet, und die LED-Leuchten sind seriell miteinander zwischen der den positiven Pol und der den negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden, um eine Anzahl von LED-Leuchtenreihen zu bilden, die jeweils elektrisch parallel mit der den positiven Pol bildenden Stromschiene und der den negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden sind.

Claims

Leuchtdioden-(LED)-Modul (10) zum Ausbilden einer Beleuchtungsquelle, umfassend: eine Mehrzahl von LED-Leuchten (18), wobei jede LED-Leuchte mindestens zwei Verbindungsleitungen (24, 26) aufweist, eine einen positiven Pol bildende Stromschiene (28); eine einen negativen Pol bildende Stromschiene (30); und Mittel zum mechanischen und elektrischen Verbinden der LED-Leuchten zwischen der einen positiven Pol bildenden Stromschiene (28) und der einen negativen Pol bildenden Stromschiene (30) durch eine mechanisch ineinandergreifende Verbindung (34, 36), wobei die LED-Leuchten (18) mit den Stromschienen (28, 30) durch einen Pressitz verbunden sind, welcher zwischen einem Teil der Leitung (24, 26) und einem umgeformten Teil der Stromschiene (28, 30) gebildet ist, wobei der umgeformte Teil den umgeformten Zustand beibehält, um den Pressitz zu erzeugen, wobei die Stromschienen (28, 30) einen strukturellen Halt und eine elektrische Verbindung für die LED-Leuchten (18) ausbilden.
Leuchtdioden-(LED)-Modul nach Anspruch 1, wobei die korrespondierenden Teile jeder Leitung (24, 26) und zugehöriger Stromschiene (28, 30) einen Lappen (40) umfassen, welcher integral mit der Stromschiene ausgebildet ist und eine ausreichende Größe aufweist, um einen Teil der Leitung zu umgeben, wobei die Leitung eine Vorderseite und eine Rückseite aufweist, wobei die Leitungsrückseite in engem Kontakt mit einer Vorderseite der Stromschiene steht, wobei die Leitungsvorderseite in einem engen Kontakt mit einer Rückseite des Lappens steht, um einen Pressitz zu bilden.
Leuchtdiode-(LED)-Modul nach Anspruch 2, wobei der Pressitz zwischen jeder Leitung (24, 26) und mehr als einem Lappen (40), welcher integral mit der jeweiligen Stromschiene (28, 30) ausgebildet ist, gebildet ist.
Leuchtdioden-(LED)-Modul nach Anspruch 3, wobei die Mehrzahl der LED-Leuchten (18) seriell miteinander zwischen der den positiven Pol und den negativen Pol bildenden Stromschiene (28, 30) verbunden sind, um eine Anzahl von LED-Leuchtenreihen zu bilden, welche jeweils elektrisch parallel mit der einen positiven Pol bildenden Stromschiene und der einen negativen Pol bildenden Stromschiene verbunden sind.
Leuchtdioden-(LED)-Modul nach Anspruch 4, wobei der Lappen einen Teil der Stromschiene umfasst, welcher aus der Ebene der Stromschiene heraus umgeformt ist und mit der zugehörigen Leitung in verriegeltem Eingriff steht.