DE102020102005B4 - Luminaire for automation technology and method for manufacturing the luminaire - Google Patents
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Abstract
Leuchte (1) für die Automatisierungstechnik bestehend aus einem langgestreckten Gehäuse mit einem Unterteil (30) und einem transparenten Oberteil (20),wobei ein LED-Band (2) zu seiner Längsachse gewölbt ist und einen Kreisbogen von mindestens 90° überdeckt,wobei auf dem LED-Band (2) mindestens drei LED-Reihen vorgesehen sind, die eine Abstrahlcharakteristik der Leuchte (1) von 150° oder mehr zu der Längsachse liefernund an den Enden des Oberteils (20) zum Anschluss der Leuchte (1) industrietaugliche Steckelemente (SE) in Stecker- und/oder Dosenform als Schnittstelle vorgesehen sind, die eine kettenförmige Aneinanderreihung mehrerer Gehäuse zu einem Leuchtenverbund erlauben,dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (30) und das Oberteil (20) in einem 2-stufigen Kunststoffspritzprozess als ein dichter Werkstoffverbund hergestellt sind und die Leuchte (1) in diesem 2-stufigen Prozess vollständig gebildet wird,wobei in einem ersten Schritt das Oberteil (20) gefertigt wird,wobei das LED-Band (2) mit mehreren LEDs (3) mit einem transparenten Kunststoff (10) LED-seitig mit einer ersten Anspritzung angespritzt wird und die Steckelemente (SE) über den Kunststoffspritzprozess dicht mit der ersten Anspritzung verbunden sind und zusammen das Oberteil (20) bilden,und in einem zweiten Schritt an das Oberteil (20) das Unterteil (30) angespritzt wird, wobei das Oberteil (20) wie auch das angespritzte Unterteil (30) die vom LED-Band (2) beschriebene gewölbte Form annimmt.Lamp (1) for automation technology consisting of an elongated housing with a lower part (30) and a transparent upper part (20), wherein an LED strip (2) is curved to its longitudinal axis and covers a circular arc of at least 90°, wherein at least three LED rows are provided on the LED strip (2), which provide a radiation characteristic of the lamp (1) of 150° or more to the longitudinal axis, and at the ends of the upper part (20) for connecting the lamp (1), industrial-grade plug elements (SE) in plug and/or socket form are provided as an interface, which allow a chain-like arrangement of several housings to form a lamp assembly, characterized in that the lower part (30) and the upper part (20) are manufactured in a 2-stage plastic injection molding process as a dense material composite and the lamp (1) is completely formed in this 2-stage process, wherein the upper part (20) is manufactured in a first step, wherein the LED strip (2) with several LEDs (3) with a transparent plastic (10) is injection-molded on the LED side with a first injection and the plug-in elements (SE) are tightly connected to the first injection via the plastic injection process and together form the upper part (20), and in a second step the lower part (30) is injection-molded onto the upper part (20), wherein the upper part (20) as well as the injection-molded lower part (30) assume the curved shape described by the LED strip (2).
Description
Die Erfindung betrifft eine Leuchte entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Herstellung der Leuchte.The invention relates to a luminaire according to the preamble of claim 1 and a method for producing the luminaire.
Viele Leuchten insbesondere Leuchtmodule und Signalgeräte die im Anlagenbau oder in der Automatisierungstechnik verwendet werden weisen als Leuchtmittel LEDs zur Ausleuchtung eines Arbeitsbereichs beziehungsweise zur Signalwiedergabe auf.Many lights, especially light modules and signaling devices used in plant engineering or automation technology, have LEDs as light sources to illuminate a work area or to reproduce signals.
In der Regel sind LEDs einreihig beziehungsweise mehrreihig in Form einer Matrix einseitig auf einem flexiblen mehrere Leiterbahnen aufweisenden Band, auf einem flexiblen Streifen oder auf einer formstabilen Leiterplatte wie z.B. einer Platine aufgebracht und fest in ein Gehäuse eingebracht.As a rule, LEDs are arranged in single rows or multiple rows in the form of a matrix on one side of a flexible tape with multiple conductor tracks, on a flexible strip or on a dimensionally stable circuit board such as a circuit board and are firmly installed in a housing.
Leuchtengehäuse bestehen üblicherweise aus einem Unterteil und einem transparenten Oberteil. In der Regel befindet sich im inneren des Gehäuseunterteils das Leuchtmittel. Das Gehäuseoberteil dient im Wesentlichen als Abdeckung.Lamp housings usually consist of a lower part and a transparent upper part. The light source is usually located inside the lower part of the housing. The upper part of the housing essentially serves as a cover.
Leuchten für die Automatisierungstechnik werden über eine industrietaugliche Schnittstelle aber auch häufig über eine offene Zuleitung am Gehäuse mit Energie versorgt und gesteuert.Lights for automation technology are supplied with energy and controlled via an industrial interface but also often via an open supply line on the housing.
Die Gehäuse sind oftmals langgestreckt, schmal, linienartig und flach gehalten um bei engen Platzverhältnissen montiert werden zu können. Industrietaugliche Leuchten sind dabei robust und dicht ausgeführt.The housings are often elongated, narrow, linear and flat so that they can be installed in tight spaces. Industrial-grade lights are robust and sealed.
Eine derartig schmale, flachbauende LED-Leuchte ist u.a. aus der
Nachteilig hierbei ist, dass die Lichtabgabe aller in einer Ebene befindlichen LED's nahezu senkrecht zu dieser Ebene erfolgt und - sofern ein großer Ausleuchtungsbereich gewünscht ist - weiterer Aufwand für eine Streuung des Lichts betrieben werden muss. Zudem besteht eine derartige Leuchte aus vielen Einzelteilen, was fertigungstechnisch aufwendig ist. In der Regel sind Halterungen, Verbindungselemente, Formnester oder ähnliches an der Innenseite des Gehäuses notwendig um das LED-Leuchtmittel aufzunehmen und in Position zu halten.The disadvantage here is that the light output from all LEDs in one plane is almost perpendicular to this plane and - if a large illumination area is required - additional effort must be made to scatter the light. In addition, such a lamp consists of many individual parts, which is complex to manufacture. As a rule, brackets, connecting elements, mold cavities or similar are necessary on the inside of the housing to accommodate the LED light source and hold it in position.
Weiter zeigt die
Aus der
Weiterhin bekannt sind LED-Bänder die ganz oder teilweise vergossen oder umspritzt werden.Also known are LED strips that are completely or partially encapsulated or overmolded.
Die
Die
Um den Nachteil der geringen Abstrahlcharakteristik auszubessern, werden runde, konkave bzw. konvexe Koextrusions-Varianten aufgezeigt, bzw. ovale Varianten, welche wie eine Linse wirken sollen.In order to remedy the disadvantage of the low radiation characteristics, round, concave or convex coextrusion variants are presented, as well as oval variants, which are intended to act like a lens.
Ein LED-Band, das mittels Extrusion hergestellt wird, ist aus der
Nachteilig hierbei ist, dass alle LEDs in einer Band-Ebene liegen und alle LEDs senkrecht zum ebenen Band in nur eine Richtung abstrahlen. Die räumliche Ausleuchtung ist damit gering.The disadvantage here is that all LEDs are in one strip plane and all LEDs radiate perpendicular to the flat strip in only one direction. The spatial illumination is therefore low.
Prinzip bedingt haben LEDs keine Rundum-Abstrahlung wie klassische Leuchtmittel, wie beispielsweise eine Glühbirne, eine Leuchtstoffröhre oder dergleichen. LEDs sind punktförmige Lichtquellen. Damit beschränkt sich der Abstrahlbereich einer LED-Leuchte im Wesentlichen auf die Summe der Abstrahlwinkel jeder einzelnen LED. Insbesondere bei einer schmalen, linienartigen Abstrahlfläche ist die Lichtverteilung und die räumliche Ausleuchtung aufgrund der flächenmäßig geringen Leuchtfläche eingeschränkt.In principle, LEDs do not emit light all around like traditional light sources such as a light bulb, a fluorescent tube or the like. LEDs are point-shaped light sources. This means that the radiation range of an LED light is essentially limited to the sum of the radiation angles of each individual LED. In particular, with a narrow, linear radiation surface, the light distribution and spatial illumination are limited due to the small surface area of the light.
Aus der AT 10995 U2 ist eine starre LED-Leuchtstoffröhre bekannt mit einem Zentralprofil aus Aluminium, wobei LED aufweisende Leiterplatten in verschiedenen Formvarianten (bogen-, trapez-, winkelförmig) auf das starre Zentralprofil gegenüberliegend montiert sind, um eine, einer Leuchtstoffröhre nachempfundene Abstrahlcharakteristik von 360° zu erreichen.A rigid LED fluorescent tube is known from AT 10995 U2 with a central profile made of aluminum, whereby LED circuit boards in various shapes (arched, trapezoidal, angled) are mounted opposite each other on the rigid central profile in order to achieve a radiation characteristic of 360° modeled on a fluorescent tube.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu überwinden und eine Leuchte mit LEDs als Leuchtmittel anzugeben, die trotz länglicher Gehäuseform und geringer Bauformgröße eine gute Abstrahlcharakteristik insbesondere auch seitlich liefert, einfach zu fertigen ist und aus wenigen Teilen einfach und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to overcome the above-mentioned disadvantages and to provide a luminaire with LEDs as light sources which, despite its elongated housing shape and small size, provides good radiation characteristics, particularly at the sides, is easy to manufacture and can be produced easily and inexpensively from a small number of parts.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale, vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the features specified in claim 1; advantageous further developments are specified in the subclaims.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, dass das LED-Band durch einen 2-stufigen Kunststoffspritzprozess derart geformt umspritzt wird, dass die Abstrahlcharakteristik der Leuchte im Vergleich zu einer einzelnen in einer Ebene liegenden LED-Reihe erhöht wird und die Leuchte einfach und kostengünstig herstellbar ist.The essential idea of the invention is that the LED strip is molded using a two-stage plastic injection molding process in such a way that the radiation characteristics of the luminaire are increased compared to a single row of LEDs lying in one plane and the luminaire can be manufactured easily and inexpensively.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchte bestehend mit einem langgestreckten Gehäuse bestehend aus einem Unterteil und einem transparenten Oberteil, die in einem 2-stufigen Kunststoffspritzprozess hergestellt sind bereitgestellt. In einem ersten Schritt wird das Oberteil gefertigt. Dazu wird das LED-Band mit mehreren LEDs in ein Spritzgusswerkzeug zu seiner Längsachse gewölbt eingelegt und mit einem transparenten Kunststoff LED-seitig umspritzt. In einem zweiten Schritt wird an das Oberteil das Unterteil angespritzt. Vorteilhafterweise entfällt durch den Spritzprozess der sonst übliche Fertigungsschritt der Endmontage.According to the present invention, a lamp is provided with an elongated housing consisting of a lower part and a transparent upper part, which are manufactured in a 2-stage plastic injection process. In a first step, the upper part is manufactured. For this purpose, the LED strip with several LEDs is placed in an injection molding tool curved to its longitudinal axis and overmolded with a transparent plastic on the LED side. In a second step, the lower part is molded onto the upper part. Advantageously, the injection process eliminates the otherwise usual manufacturing step of final assembly.
Das zu seiner Längsachse gewölbte LED-Band überdeckt dabei einen Kreisbogen von mindestens 90°, wobei auf dem LED-Band mindestens drei LED-Reihen vorgesehen sind, die eine Abstrahlcharakteristik der Leuchte von 150° oder mehr zu der Längsachse liefern.The LED strip, which is curved along its longitudinal axis, covers a circular arc of at least 90°, with at least three LED rows being provided on the LED strip, which provide a beam characteristic of the luminaire of 150° or more to the longitudinal axis.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind an den Enden des Oberteils Steckelemente in Form eines Steckers und/oder einer Dose vorgesehen, die eine kettenförmige Aneinanderreihung mehrerer Gehäuse bzw. Leuchten zu einem Leuchtenverbund erlauben.In an advantageous embodiment, plug-in elements in the form of a plug and/or a socket are provided at the ends of the upper part, which allow a chain-like arrangement of several housings or luminaires to form a luminaire assembly.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die 2-stufige Anspritzung biegeelastisch ausgeführt. Dadurch, dass das die Anspritzung aus einem Thermoplast, beispielsweise TPE-U besteht, der Materialmix der Umspritzung biegsam ist und das LED-Band auch nach der Umspritzung flexibel und biegsam bleibt, wird der Vorteil erreicht, dass die Leuchte in einer vom Material- und vom Materialverbund abhängigen Grenze biegbar ist. Mit einer entsprechend ausgebildeten Kontur, z.B. U-förmig oder klammerartig lässt sich die Leuchte mit einem Gegenstück, beispielsweise einer Halterung, einer Schiene, einer Nut etc. verbinden, einclipsen oder fügen. Dabei ist die Leuchte zur Längsachse mindestens 30° und zu seiner Querachse mindestens 15° biegbar.In an advantageous embodiment, the 2-stage injection molding is designed to be flexible. Because the injection molding is made of a thermoplastic, for example TPE-U, the material mix of the overmolding is flexible and the LED strip remains flexible and bendable even after the overmolding, the advantage is achieved that the light can be bent within a limit that depends on the material and the material composite. With a correspondingly designed contour, e.g. U-shaped or clamp-like, the light can be connected, clipped or joined to a counterpart, for example a bracket, a rail, a groove, etc. The light can be bent at least 30° to its longitudinal axis and at least 15° to its transverse axis.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below using embodiments with reference to the drawings.
Es zeigen schematisch:
-
1 : eine erfindungsgemäße Leuchte in isometrischer Ansicht. -
2a : ein Abschnitt einer erfindungsgemäßen Leuchte mit gewölbtem LED-Band in isometrischer Ansicht, der ein Mittelabschnitt von1 zeigt. -
2b : eine Variante von2a -
3 : eine Schnittansicht gemäß2b -
4 : eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen gewölbten LED-Band
-
1 : a luminaire according to the invention in isometric view. -
2a : a section of a luminaire according to the invention with a curved LED strip in isometric view, which is a central section of1 shows. -
2 B : a variant of2a -
3 : a sectional view according to2 B -
4 : a sectional view of a curved LED strip according to the invention
Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.In the following description of the preferred embodiments, the same che reference symbols refer to identical or comparable components.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das in einem mehrstufigen Kunststoffspritzprozess hergestellte Oberteil 20 transparent gehalten und das Unterteil 30 beispielsweise eingefärbt. Transparent bedeutet lichtdurchlässig, idealerweise klar. Je nach Material und Beimischung kann das Oberteil 20 mehr oder weniger eingetrübt sein. Je mehr das Oberteil 20 eingetrübt ist, umso diffuser ist der Abstrahlcharakter. Vorteile ergeben sich je nach Anwendungsbereich gleichermaßen. Wohingegen Leuchtmodule zur Beleuchtung eines Arbeitsbereichs in der Regel lichtstark und mit hoher Lichtausbeute klar oder nahezu klar ausgeführt sind, ist insbesondere für Signalgeräte und dort wo blendfreies Licht benötigt wird eine diffus abstrahlende, eingetrübte Leuchtfläche vorteilhaft. Das Unterteil 30 kann auch aus demselben Material wie das Oberteil 20 hergestellt sein.In an advantageous embodiment, the upper part 20, which is manufactured in a multi-stage plastic injection molding process, is kept transparent and the lower part 30 is colored, for example. Transparent means translucent, ideally clear. Depending on the material and additives, the upper part 20 can be more or less cloudy. The more cloudy the upper part 20 is, the more diffuse the radiation character. The advantages arise equally depending on the area of application. Whereas light modules for illuminating a work area are usually clear or almost clear with a high light output, a diffusely emitting, cloudy light surface is advantageous, particularly for signal devices and where glare-free light is required. The lower part 30 can also be made from the same material as the upper part 20.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist anstatt eines Steckelements SE alternativ eine offene Leitung vorgesehen, sodass die Leuchte 1 entweder an einem Ende eine offene Leitung, an beiden Enden eine offene Leitung oder eine Kombination von offener Leitung und Steckelement SE aufweist. Denkbar ist auch nur ein Ende des Oberteils 20 mit einem Steckelement SE oder einer offenen Leitung vorzusehen, sodass die Leuchte 1 nur einen solchen Anschluss aufweist. Durch eine offene Leitung wie beispielsweise einem offenen Kabelabgang wird der Vorteil erreicht, dass die Leuchte 1 kundenseitig verdrahtet werden kann und/oder vom Kunde selbst konfigurierbar und/oder ansteuerbar ist. Die offene Leitung, wie auch das Steckelement SE sind über den Kunststoffspritzprozess dicht mit der ersten Anspritzung verbunden. Zusammen bilden sie das Oberteil 20. Der Werkstoffverbund, bestehend aus Oberteil 20 und Unterteil 30, bildet eine gute Abdichtung des Gehäuses gegen ein Eindringen von Feuchtigkeit (bis zu IP67K) bzw. Staub.In a further advantageous embodiment, an open line is provided instead of a plug-in element SE, so that the lamp 1 has either an open line at one end, an open line at both ends, or a combination of open line and plug-in element SE. It is also conceivable to provide only one end of the upper part 20 with a plug-in element SE or an open line, so that the lamp 1 only has one such connection. An open line, such as an open cable outlet, has the advantage that the lamp 1 can be wired by the customer and/or can be configured and/or controlled by the customer themselves. The open line and the plug-in element SE are tightly connected to the first injection molding via the plastic injection molding process. Together they form the upper part 20. The material composite, consisting of the upper part 20 and the lower part 30, forms a good seal for the housing against the ingress of moisture (up to IP67K) or dust.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Leuchte 1 als eine Signalanzeige oder als ein Teilelement eines Signalgeräts beispielsweise für eine Segmentbeleuchtung einer Signalleuchte verwendet werden.In a further advantageous embodiment, the luminaire 1 can be used as a signal display or as a sub-element of a signaling device, for example for segment lighting of a signal light.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in der gewölbten Form des LED-Bandes 2. Durch die Wölbung werden eine räumliche bzw. zusätzliche seitliche Abstrahlung und ein großer Abstrahlwinkel erreicht. Die Erfindung erlaubt einerseits eine gute Ausleuchtung des Arbeitsbereichs und andererseits eine gute rundum Sichtbarkeit der Leuchtfläche.The advantages of the invention lie in particular in the curved shape of the LED strip 2. The curvature achieves spatial or additional lateral radiation and a large beam angle. The invention allows good illumination of the work area on the one hand and good all-round visibility of the illuminated area on the other.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- Leuchtelamp
- 22
- LED-BandLED strip
- 33
- LEDLED
- SESE
- SteckelementPlug-in element
- 1010
- transparenter Kunststofftransparent plastic
- 2020
- OberteilTop
- 3030
- UnterteilBottom part
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