CN102084180B - 用于汽车前照灯的照明单元以及汽车前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于汽车前照灯的照明单元，其具有发光二极管装置(500)和壳体(200)，在所述壳体(200)的内腔中设置有用于使所述发光二极管装置(500)工作的工作电路的部件，其中所述壳体(200)由电绝缘的材料组成，在所述壳体(200)内埋入用于给所述照明单元供电的电接头(222)，并且所述壳体(200)具有用于校准在汽车前照灯内的所述照明单元的第一调整机构(213a、213b、213c)，所述发光二极管装置(500)设置在热沉(100)的表面(112)上，并且所述热沉(100)构成设置在所述壳体(200)的外侧上的用于外部的冷却系统的支承面(120a)。

Description

用于汽车前照灯的照明单元以及汽车前照灯
技术领域
本发明涉及一种用于汽车前照灯的照明单元。
背景技术
例如在WO 2008/065030 A1中公开了一种这样的照明单元。该文献说明了一种用于汽车前照灯的照明单元，其具有发光二极管装置和金属壳体，所述壳体至少部分地包围发光二极管装置，并且所述壳体设置有用于在汽车前照灯内装配照明单元的紧固机构。这些紧固机构构成为，使得它们允许发光二极管芯片相对于汽车前照灯的光学装置的校准。金属壳体能够与用于冷却发光二极管芯片的冷却体连接。但是，金属壳体的加工制造是相对耗费的且昂贵的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有低成本的壳体的照明单元，其中允许照明单元相对于汽车前照灯的光学装置的校准和在壳体内的电接头的安置以及发光二极管装置的足够的冷却。
根据本发明，该目的通过根据本发明的照明单元得以实现。本发明的特别有利的实施形式在下文中说明。
根据本发明的照明单元具有发光二极管装置和壳体，在所述壳体的内腔中设置有用于使发光二极管装置工作的工作电路的部件。根据本发明，壳体由电绝缘的材料组成，并且在壳体内设置有用于校准在汽车前照灯内的照明单元的调整机构，并且在壳体内埋入用于给照明单元供电的电接头，使得它们供汽车前照灯的配合触头或管座触头使用。另外，根据本发明的照明单元固定在由导热材料组成的热沉的表面上，所述热沉构成用于外部的冷却系统的支承面，该支承面设置在壳体的外侧上，所述第二调整机构包括所述热沉的盘形的部分以及在所述壳体内的相对于所述盘形的部分精确匹配的凹部的边界。通过根据本发明的照明单元的上述特征的组合，确保壳体材料能够用于使电接头电绝缘，并且壳体例如能够低成本地构成为压铸件，尤其是塑料压铸件。在此，热沉允许发光二极管装置热耦联外部的冷却系统，并且因此在照明单元工作期间导致发光二极管装置的足够的冷却或散热。
第一调整机构确保固定在金属热沉上的发光二极管装置的相对于照明单元的可能的光学装置和相对于汽车前照灯的光学系统的校准。
有利的是，设有用于相对校准发光二极管装置、壳体或热沉的第二调整机构。这些第二调整机构在装配照明单元时便于照明单元的上述部件的相互校准。
根据本发明的优选的实施例，根据本发明的照明单元的电接头安置在构成为插头或插座的壳体部分内，以便允许照明单元和汽车前照灯之间的借助于简单的插塞连接的电接触。在此有利的是，壳体的电绝缘的材料能够用于电接头的电绝缘。照明单元的整个壳体或只是构成为插头或插座的壳体部分例如能够构成为塑料压铸件，在电接头埋入所述壳体的塑料材料内。因此，达到电接头的良好的固定和电绝缘。
有利的是，第一调整机构包括至少三个凸起部，所述凸起部沿着根据本发明的照明单元的壳体的外周设置，以便因此能够用作在汽车前照灯内的接触面。
有利的是，第二调整机构包括金属热沉的部分以及在壳体内的精确匹配的凹部的边界，以便以尽可能简单的方式防止热沉和壳体之间的旋转运动，并且确保发光二极管装置相对于壳体的限定的校准。
热沉最好具有盘形的部分，所述部分形成用于外部冷却系统的支承面或热耦联面。因此能够提供具有与外部冷却系统相当好的热耦联的大的接触面。
热沉最好由金属组成，因为金属具有非常好的导热能力。另外，金属热沉由于其导电能力也能够用于照明单元和汽车前照灯的电磁屏蔽。为此目的，有利的是，金属热沉导电地与装配电路板的位于接地参考电位上的电触头连接，在所述装配电路板上装配有工作电路的电部件。通过上述电触头和金属热沉以及汽车前照灯的外部冷却系统，汽车前照灯的金属反射面和汽车前照灯的可能的金属壳体同样能够与接地参考电位连接，以便总体上确保汽车前照灯的电磁兼容性。
有利的是，热沉的上述盘形的部分和在壳体内的精确匹配的凹部的边界构成为扭转止动，以便防止热沉围绕垂直于它的盘形的部分的轴线在壳体内进行旋转运动。为此目的，有利的是，热沉的盘形的部分例如具有偏离旋转对称的几何形状。
有利的是，第二调整机构包括安装在壳体上的销，所述销紧靠在金属热沉上，以便确保金属热沉无间隙地安装在壳体内。上述连接板能够在壳体加工制造时补偿尺寸公差。
有利的是，第二调整机构包括至少三个连接板，所述连接板在壳体上模制成形，并且一起限定用于发光二极管装置或金属热沉的表面的校准的参考平面，在所述表面上固定有发光二极管装置。
在热沉上最好安装有温度传感器，以便监控发光二极管装置的工作温度。因为发光二极管装置固定在金属热沉上，所以该热沉具有与发光二极管装置相同的温度，并且与发光二极管装置不同的是，该热沉提供用于容纳温度传感器的足够的空间。
有利的是，根据本发明的照明单元能够例如作为雾灯或日间行驶灯或者作为近光灯或远光灯应用于汽车前照灯中。照明单元的初级光学装置能够相应地适应于上述应用。此外，也可能的是，在汽车内，根据本发明的照明单元用于行驶方向指示器或用作的尾灯。为此目的，例如能够使用透光的桔黄色的或红色的盖板作为初级光学装置。
附图说明
下面借助于优选的实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1以照明单元的分解图的方式示出根据本发明的第一实施例的照明单元的所有部件的图示；
图2示出在图1中示出的照明单元的壳体的侧视图；
图3示出在图2中示出的壳体的前视图；
图4示出在图2和3中示出的壳体的后视图；
图5示出在图1中示出的照明单元的金属热沉的侧视图；
图6示出在图5中示出的金属热沉的前视图；
图7示出在图5和6中示出的金属热沉的立体图；
图8示出在图1中示出的照明单元在其所有部件的装配状态下的侧视图；
图9示出在图1中示出的照明单元在其所有部件的装配状态下的立体图；
图10示出根据本发明的第二实施例的照明单元的立体图。
具体实施方式
根据本发明的第一实施例的照明单元具有：构成为塑料压铸件的壳体200；由铝制成的金属热沉100；由橡胶或硅树脂制成的密封环300；装配电路板400，所述装配电路板具有设置在其上的电部件(未示出)和带状导线(未示出)以及接触面；发光二极管装置500；初级光学装置600。图1示出具有各个部件的照明单元的分解图。在下面，详细说明该照明单元的上述部件和它们的相互作用。
在图2至4中示出壳体200的细节。壳体200一体地构成且构成为塑料压铸件。壳体具有空心圆柱形的壳体部分210和构成为插头的壳体部分230。空心圆柱形的壳体部分210具有圆柱体的侧壁211和底部212。空心圆柱形的壳体部分210具有50mm的外径。圆柱体的侧壁211设有等距地沿着其外壳面设置的且在底部212的上方设置在相同的高度上的三个凸起部213a、213b、213c，所述凸起部从壳面向外凸出，并且所述凸起部用作用于校准在汽车前照灯内的照明单元的调整机构。这三个凸起部213a、213b、213c尤其限定空心圆柱形的壳体部分210的用于校准在汽车前照灯内的照明单元的参考外径。因此，在凸起部213a、213b、213c的区域内，将壳体部分210的外径调节到具有高精度的值。此外，通过凸起部213a、213b、213c，增加圆柱体的侧壁211的在该区域内的壁厚，并且是侧壁211加固。空心圆柱形的壳体部分210的上棱边214设有等距地沿着空心圆柱形的壳体部分210的外周设置的三个连接板214a、214b、214c。这三个连接板214a、214b、214c形成同轴地设置在环形段，所述环形段在圆柱体的侧壁211的上棱边214上模制成形，并且沿圆柱体的侧壁211的圆柱轴线的方向延伸。连接板214a、214b、214c的宽度，也就是说，它们的在圆柱体的侧壁211的周向上的延伸，相当于凸起部213a、213b、213c的沿着圆柱体的侧壁211的外壳面的宽度或延伸。连接板214a、214b、214c沿着圆柱体的侧壁211的外周设置在与凸起部213a、213b、213c的位置相同的位置上。三个连接板214a、214b、214c的上棱边限定平面，所述平面垂直于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线延伸，并且用作用于校准发光二极管装置500的参考平面。构成为插头的壳体部分230偏心地在空心圆柱形的壳体部分210的底部212上且在背面上模制成形。底部212具有与空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线同轴地设置的圆盘状穿孔215，金属热沉100的柱状部分110穿过所述穿孔215。底部212在空心圆柱形的壳体部分210的内侧上设置有三个销216a、216b、216c，所述销等距地沿着圆盘状的穿孔215的边缘设置，并且平行于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线延伸。销216a、216b、216c紧靠在金属热沉100的柱状部分110的圆柱体形的部分段111上，并且用于校准在塑料壳体200内的金属热沉100。销216a、216b、216c尤其确保金属热沉100在壳体200内的无间隙安装，并且防止金属热沉100在所有方向上垂直于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线的运动。底部212在内侧设有另外三个销217，所述销同样平行于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线延伸，并且用于固定装配电路板400。这些销217的逐渐变细的端部尤其凸起穿过装配电路板400内的穿孔401，并且在顶侧上，也就是说在装配电路板400的背离底部212侧面上热捻缝。圆柱体的侧壁211在其内侧上具有环形的凸缘218，在所述凸缘上安置有密封环300。此外，底部212设置有两个空心的连接板219和220，所述连接板平行于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线延伸，并且在直径上设置在圆盘状的穿孔215的边缘上。这些连接板219、220用于固定初级光学装置600。在连接板219、220的空腔内安装有突起229a、229b，初级光学装置600的保持件610、620在所述突起的后面锁定。多个金属销钉221突出于底部212，所述金属销钉与照明单元的埋入插头230内的电接头导电地连接，并且所述金属销钉凸起穿过装配电路板400内的穿孔402，并且与装配电路板400上的带状导线或接触面焊接或焊合，或者借助于压配合或压入区接触。此外，电接头与金属的触针222连接，所述触针从插头230的塑料材料中突出，并且可达到在照明单元的或构成为插头的壳体部分230的背面。底部212在空心圆柱形的壳体部分210的外侧或背面具有用于金属热沉100的圆盘状的部分120的精确匹配的凹部223。该凹部223由圆弧形的壁部分224和直线延伸的壁部分225限界。借助于凹部223和金属热沉100的圆盘状的部分120的这个非旋转对称的几何形状，实现了扭转止动，所述扭转止动阻止金属热沉100围绕圆柱体形的部分段111的轴线在空心圆柱形的壳体部分210的底部212内的穿孔215中旋转。在底部212内，三个环形的且等距地设置在螺母226位于空心圆柱形的壳体部分210的背面或外侧，所述螺母埋入和锚入壳体部分210的塑料材料内，使得它们的螺纹可用于旋拧外部的冷却系统。此外，在空心圆柱形的壳体部分210的背面上，安装有压力平衡孔227，所述压力平衡孔尤其在封闭的系统中能够使汽车前照灯内的压力平衡。该压力平衡孔227是可选的，并且能够借助于压力平衡隔膜(未示出)遮盖。从圆柱体的侧壁211的外侧凸出两个参考凸起228，所述参考凸起用作用于校准在汽车前照到内的照明单元。这些参考凸起228尤其限定照明单元在汽车前照灯内的明确的装入位置。
在图5至7中示出金属热沉100的细节。其一体地构成并且由铝组成。金属热沉100由柱状的部分110和在柱状的部分110的端部上模制的盘形的部分120组成。金属热沉100的盘状的部分120的背离柱状的部分110的背面120a用作用于外部的冷却系统的支承面。柱状的部分110具有圆柱体形的部分段111，所述部分段直接邻接盘形的部分120。盘形的部分120的边缘由圆弧形的边缘部分121和直线延伸的边缘部分122形成。热沉100的直线延伸的边缘部分122紧贴在凹部223内的直线延伸的壁部分225上，并且热沉100的圆弧形的边缘部分121紧贴在凹部223的圆弧形的壁部分上。热沉100的柱状的部分110凸起穿过在空心圆柱形的壳体部分210的底部212内的穿孔215，并且圆柱体形的部分段111无间隙地紧贴在销216a、216b、216c上。柱状的部分110在其端部上具有平行于盘形的部分120延伸的平坦的装配面112，所述装配面通过两个相互平行地延伸的侧棱边113、114限界。发光二极管装置500借助于自动装配机以相对于侧棱边113、114限定的校准和距离粘合在装配面112上。平行于装配面112延伸的表面115、116分别处于装配面112的两侧，所述表面以较低的高度设置在盘形的部分120上方，并且分别设有凹陷部117、118。热沉100的柱状的部分110凸起穿过在装配电路板400内的穿孔403，使得装配面112位于由连接板214a、214b、214c的上棱边限定的平面内，并且金属热沉100在该高度位置上借助于粘合剂固定在壳体200上。温度传感器设置在构成为长孔的凹陷部118内，并且借助于具有导热能力的糊剂固定。温度传感器监控在照明装置工作期间发光二极管装置500的温度。在另一个凹陷部117内设置有金属弹簧，所述金属弹簧借助弹簧作用压靠在装配电路板400上的位于接地参考电位上的电触头上。因此，金属热沉100与接地参考电位连接，并且成为用于发光二极管装置的驱动电路的电磁屏蔽的组成部分。因此改善照明单元的电磁兼容性。
密封环300由橡胶或硅树脂组成，并且安置在圆柱体的侧壁211的内侧的凸缘218上。在密封环300上安置有装配电路板400，所述装配电路板载有用于使发光二极管装置工作的驱动电路的电部件。
装配电路板400构成为圆盘状，并且具有中央的穿孔403，金属热沉100的固定有发光二极管装置500的柱状的部分110凸起穿过所述穿孔。装配电路板400、密封环300、空心圆柱形的壳体部分210的圆柱体的侧壁211和底部212形成内腔。用于使发光二极管构造500工作的工作电路的电部件(未示出)设置在装配电路板400的面向内腔的背面420上，并且需要时通过同样设置在装配电路板上的带状导线相互连接。在装配电路板400的正面430上设置有带状导线(未示出)和用于接触发光二极管装置500的电接触面(未示出)，以及需要时还设置有工作电路的另外的部件，所述部件在其工作期间不会导致高频的干扰信号。装配电路板400最好构成为多层，并且除了在正面和背面的带状导线外，还具有内部的金属层(未示出)，所述金属层埋入装配电路板400的电绝缘的材料内，并且与用于发光二极管装置500的工作电路的接地参考电位连接，以便提高照明单元的电磁兼容性。上述位于接地参考电位上的内部的金属层与同样位于接地参考电位上的金属热沉100一起有助于发光二极管装置500的工作电路的设置在装配电路板400的背面上的电部件的电磁屏蔽。装配电路板400设有三个孔401，所述孔设置在中央的穿孔403的周围。在装配电路板装配后，其套装在销217上，使得销的逐渐变细的端部凸起穿过穿孔401。通过销217的逐渐变细的端部的热捻缝，装配电路板400固定在壳体200上。此外，装配电路板400具有另外四个孔402，所述孔在装配电路板的边缘设置在构成为插头的壳体部分230的上方，并且金属销钉221凸起穿过所述孔，以便允许与装配电路板400的正面上的接触面导电地连接。在装配电路板400内的中央的穿孔403构成为，使得初级光学装置600的保持件610、620也突起穿过穿孔403，并且能够接合在空心的连接板219、220内。
发光二极管装置500由五个发光二极管芯片组成，所述发光二极管芯片在载板上设置成一排，并且由框架的壁部包围。发光二极管芯片设有荧光材料涂层(芯片层涂层)，所述荧光材料涂层将由发光二极管芯片产生的蓝色光部分地转换为其它波长的光，使得照明单元在其工作期间发出显现出白色的光。发光二极管芯片例如为薄膜发光二极管芯片，其基本原理例如在文献I.Schnitzer et al.，Appl.Phys.Lett.63(16)，1993年10月，2174-2176中进行了说明。发光二极装置500借助于自动装配机平行于侧棱边113、114地校准，并且与用作装配面的端面112的边缘具有相同距离地粘合在金属热沉100的柱状的部分110的端面112的中央。发光二极管装置500导电地与装配电路板400上的电触头连接，并且借助工作电路工作，所述工作电路的部件设置在装配电路板400上。工作电路给发光二极管装置500的发光二极管芯片供电，并且允许借助已经在上文所述的温度传感器，与发光二极管装置500的温度有关地调节发光二极管装置500的电功率消耗。在发光二极管装置500即将发生过热的情况下，例如能够减少由工作电路提供的用于发光二极管装置500的电流。为此目的，温度传感器例如能够构成为热敏电阻，尤其是构成为具有负温度特性的NTC电阻。
初级光学装置600为发光二极管装置500的由塑料或玻璃组成的透明的圆顶状遮盖件。光学装置600具有两个钩状的保持件610、620，所述保持件插入空心的连接板219、220内，并且所述保持件的钩611、621在那里锁定在突起229a、229b的后面。连接板220设有具有椭圆形横截面的长孔，而连接板219具有带有圆形边缘的空腔。因此，对于初级光学装置600而言，也能够规定明显的校准。当用带有使光偏转的特性的初级光学装置替代透明的圆顶状遮盖件600时，这是重要的。但是，圆顶状的遮盖件600也能够省去，或者用带有成像特性或光导特性的初级光学装置来替代，所述初级光学装置使来自发光二极管装置的光沿规定的空间方向偏转和成束。
在图9中示出在所有零件的装配状态下的根据本发明的第一实施例的照明单元。
图10示出根据本发明的第二实施例的照明单元。该照明单元与根据本发明的第一实施例的照明单元的区域仅在于，根据第二实施例的照明单元具有三个紧固装置241、242、243，所述紧固装置在根据本发明的第二实施例的照明单元的壳体200上模制成形。根据本发明的第一实施例和第二实施例的照明单元在其它所有细节上相同。由于该原因，在图10中，同样的构件具有与在图1至9中所示的第一实施例的相应的构件相同的附图标记。三个保持装置241、242、243为设有孔的凸耳，所述凸耳等距地沿着塑料壳体200的空心圆柱形的壳体部分210的外周设置。设有孔的凸耳241、242、243位于垂直于空心圆柱形的壳体部分210的圆柱轴线的共同的平面内，并且允许借助螺钉将照明装置固定在汽车前照灯内。
本发明不局限于在上文详细阐述的实施例。透明的圆顶状遮盖件600例如能够省去，或者通过具有光学成像特性的光学装置来替代。此外，热沉也能够由例如铜的其它金属组成，或者由具有良好导热能力的非金属组成。

Claims (11)

1.一种用于汽车前照灯的照明单元，具有发光二极管装置(500)和壳体(200)，在所述壳体(200)的内腔中设置有用于使所述发光二极管装置(500)工作的工作电路的部件，其中，
-所述壳体(200)由电绝缘的材料组成，在所述壳体(200)内埋入用于给所述照明单元供电的电接头(222)，并且所述壳体(200)具有用于校准在汽车前照灯内的所述照明单元的调整机构(213a、213b、213c)；
-所述发光二极管装置(500)设置在由导热材料组成的热沉(100)的表面(112)上；以及
-所述热沉(100)构成用于外部的冷却系统的支承面(120a)，所述支承面(120a)设置在所述壳体(200)的外侧上，
其特征在于，设有用于相对校准发光二极管装置(500)、壳体(200)或热沉(100)的第二调整机构(214a、214b、214c、216a、216b、216c、217、225、111、121、122)，所述第二调整机构包括所述热沉(100)的盘形的部分(120)以及在所述壳体(200)内的相对于所述盘形的部分(120)精确匹配的凹部(223)的边界(224、225)。
2.如权利要求1所述的照明单元，其中所述调整机构(213a、213b、213c)由至少三个凸起部(213a、213b、213c)构成，所述凸起部(213a、213b、213c)沿着所述壳体(200)的外周设置。
3.如权利要求1所述的照明单元，其中所述盘形的部分(120)和在所述壳体(200)内的所述精确匹配的凹部(223)的所述边界(224、225)构成为扭转止动，所述扭转止动防止所述热沉(100)围绕垂直于它的所述盘形的部分(120)的轴线在所述凹部(223)内旋转。
4.如权利要求1所述的照明单元，其中所述第二调整机构包括安装在所述壳体(200)上的销(216a、216b、216c)，所述销(216a、216b、216c)紧靠在所述热沉(100)上。
5.如权利要求1所述的照明单元，其中所述第二调整机构包括至少三个连接板(214a、214b、214c)，所述连接板(214a、214b、214c)在所述壳体(200)上模制成形，并且一起形成用于所述发光二极管装置(500)或所述热沉(100)的所述表面(112)的校准的参考平面，在所述表面(112)上固定有所述发光二极管装置(500)。
6.如权利要求1所述的照明单元，其中所述支承面(120a)由所述热沉(100)的所述盘形的部分(120)形成。
7.如权利要求1所述的照明单元，其中所述壳体(200)具有构成为插头或插座的部分(230)，在所述部分(230)内安置有所述电接头(222)。
8.如权利要求1所述的照明单元，其中在所述热沉(100)上设置有温度传感器。
9.如权利要求1或2所述的照明单元，其中所述热沉(100)由金属组成。
10.如权利要求9所述的照明单元，其中所述工作电路的所述部件设置在装配电路板(400)上，并且所述装配电路板(400)具有电触头，所述电触头位于所述工作电路的接地参考电位上，并且与所述金属热沉(100)导电地连接。
11.一种具有如权利要求1至10中任一项所述的照明单元的汽车前照灯。
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