CN103026132A - 具有用于光学器件的安装元件的led照明组件 - Google Patents

Abstract

描述了一种照明组件、一种安装元件和一种制造方法。所述照明组件包括LED组件20，所述LED组件包括提供在托架零件12上的LED照明元件14。为了安装用于从由所述LED照明元件14发出的光形成发射束的光学元件50，提供安装元件30。光学元件50通过此安装元件30被安装在LED组件20上，所述安装元件30包括安装结构32、用于固定光学元件50的夹具44、用于定位在LED组件30上的定位元件34以及对准零件40。所述对准零件40包括柔性部分36和第一固定零件46。所述安装结构32包括可相对于第一固定零件46移动的第二固定零件48，所述第二固定零件48被布置成与所述第一固定零件46相邻。定位元件34被定位在LED组件20上。可以通过将所述第一固定零件46固定到所述第二固定零件48上来实现预定对准。

Description

具有用于光学器件的安装元件的LED照明组件

技术领域

本发明涉及一种用于将光学元件固定到LED组件上的安装元件，并且涉及包括LED组件、安装元件和光学元件的照明组件。

背景技术

如今越来越多地使用LED（发光二极管）照明，尤其是在汽车应用中。虽然已经通过LED照明元件广泛实现了汽车信号灯，如尾部组合灯，但是仍然极少有产品可用于LED汽车前部照明。

DE 10 2007 038 787描述了一种用于汽车头灯中的具有半导体光源的灯模块。托架零件支撑半导体光源。提供一个弯曲金属片零件，该零件包括用于固定包括反捕捉部的附属光学元件的锁钩，其中这些锁钩被接合在一个最终安装位置中。提供销和相应的孔以使得附接光学元件被容纳在所定义的不活动的位置（position free of play）中。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种安装元件、一种照明组件和一种制造照明组件的方法，在这种照明组件中容易地实现所要的光分布。

这个目的通过权利要求1的安装元件、根据权利要求7的照明组件和根据权利要求14的制造照明组件的方法来实现。附属权利要求指代本发明的优选实施例。

发明者已经考虑到，对于许多照明应用来说，并且尤其是在汽车前部照明中，包括LED照明元件和光学元件的照明组件需要被相当精确地定位以便实现所要的发射束，即，所要的空间光分布。尤其是对于小尺寸的LED照明元件以及照明元件与相应光学元件（如，遮光物、透镜和准直器等）之间的小距离来说，在例如Z方向（中心光学轴线）上或在与其垂直的X/Y方向上的任何不需要的偏移以及绕Z轴的任何旋转和/或相对于此轴线的倾斜将会导致不期望的光学效应。虽然主要能够通过刚性地连接以极低制造公差制造的照明组件的各元件来获得精确对准，但是这可能证实是不实际的并且昂贵的。因此，本发明者已经考虑到，有利的是提供一种安装元件，该安装元件具有至少一个柔性部分以允许通过随后的对准过程将光学元件安装到LED组件上。

因此，根据本发明提出这种安装元件以将光学元件固定到LED组件上。在本发明的上下文中，LED组件是指包括单个半导体二极管、激光二极管、OLED的元件中的任何元件或群组或这些元件的阵列。除了LED照明元件之外，LED组件还可以进一步包括托架零件、散热器、电气连接件等。

在本发明的上下文中，光学元件可以是用于从LED照明元件发出的光形成发射束的任何类型的元件。因此，光学元件可以包括遮光物、透镜、反射器等中的一个或多个。优选地，光学元件可以包括透镜和/或反射器布置，在优选的实施例中，光学元件是包括反射准直器表面的准直器。

根据本发明，安装元件包括安装结构、用于将光学元件固定到该安装结构上的固定构件、用于定位在LED组件上的至少一个定位元件和将该安装结构连接到该定位元件的对准零件。所提供的固定构件可以是任何类型的机械连接，如用于焊接、黏合或焊合的垫或其它表面，或如凸出或凹陷的形状匹配的固定构件。在优选实施例中，所述固定构件是用于夹住光学元件的相应零件的夹具。

定位元件可以是适用于定位在LED组件上并且优选地固定在LED组件上的任何零件。所述定位元件因此可以为任何适合的表面、突片等。在优选实施例中，所述定位元件可以是将要定位在LED组件上的平坦的垫，优选的是将通过焊接连接（优选激光焊接）而固定的焊垫。

根据本发明的对准零件包括柔性（即，可变形）部分。因此，安装结构与定位元件之间通过对准零件实现的连接由于所述对准零件的柔性部分而至少在某种程度上是柔性的。因此，安装结构与定位元件之间的所获得的柔性可以用来实现所述安装结构和固定到其的光学元件相对于定位元件和这个定位元件位于其上的LED组件的对准。因此，可以根据光学要求来调整安装结构的相对位置直到实现对准。

根据本发明，进一步提供将对准零件固定在所要位置的可能性。为此目的，该对准零件包括第一固定零件并且安装结构包括第二固定零件。第一固定零件和第二固定零件被布置成彼此相邻。由于对准零件的柔性部分，使得第一固定零件和第二固定零件可相对于彼此移动。

如果通过适当的调整（和对准零件的柔性部分的相应柔性变形）实现了正确对准，那么可通过将第一固定零件和第二固定零件彼此固定来将安装元件固定在所述对准位置中。这提供了比通过对准零件的柔性部分所进行的连接更加刚性的在安装结构与定位元件之间的连接。

在根据本发明的照明组件中，安装元件用于将光学元件安装到LED组件上。随后可以通过将安装元件调整到实现所要光学对准的正确位置来达到LED组件与光学元件之间的正确对准位置。这由于对准零件的柔性部分因此是可能的。在这个位置中，可以通过将第一固定零件固定到第二固定零件来使安装元件“被冻结”，并且因此实现了安装结构与定位元件之间的刚性连接。

根据本发明的方法提出了通过以下步骤来制造照明组件：将上述安装结构的定位元件定位到LED组件，通过将第一固定零件固定到第二固定零件来使安装元件的位置“冻结”，以及将光学元件固定到安装元件上的固定构件上。应注意的是，权利要求14中提及的步骤不必以其所列出的顺序执行。例如，可能在定位和/或“冻结”之前或之后将光学元件固定到安装元件上。然而，通常优选的是，在将定位元件定位在LED组件上之后执行“冻结”步骤（将第一固定零件固定到第二固定零件）。

因此，根据本发明，提供了安装元件、照明组件和制造方法，这允许在某种程度上将光学元件相对于LED组件进行柔性定位，然而照明组件可以被“冻结”在对准位置中。因此，不管个别零件的可能制造公差如何，可以实现具有高光学精密度的（例如，汽车前部照明所需要的）照明组件。这种照明组件非常适于大量生产。

根据本发明的优选实施例，安装元件不仅包括单个定位元件，而且包括多个这类元件，如彼此相隔一段距离布置的至少三个定位元件以实现确定的定位。

优选的是提供安装元件的至少一些零件，更优选的是安装元件的所有零件由金属制成，尤其是弯板金属。优选地，该对准零件是金属片结构，该金属片结构包括至少一个弯头，进一步优选地至少两个弯头来形成柔性部分。第一固定零件和第二固定零件优选地是定位在彼此上的平坦的金属片元件，这些元件可以通过焊接连接（优选的是激光焊接）有利地彼此固定。另外，定位元件可以是焊垫。为了实现低的零件计数，尤其优选的是提供安装结构、对准零件和定位元件以及整体形成为弯曲金属板结构的第一和第二固定零件。用于安装结构的金属材料可以是例如刚、镍或铜。厚度例如可以是0.1至0.5 mm，优选地是0.2至0.4 mm。

根据优选实施例，将要固定到LED组件的光学元件为准直器，该准直器包括用于形成发射束的反射准直器服务。有利的是，提供具有反射表面的准直器，并且进一步优选的是，靠近LED元件的窗口，来自LED元件的光穿过该窗口发出。优选地，准直器表面被布置成与此窗口为边界。进一步优选的是，所述准直器具有由准直器表面形成漏斗的形状，该形状被布置成使得来自LED元件的光通过该漏斗发出。

为了将光学元件安装在所述安装元件上，可以在所述安装元件和/或所述准直器或其零件上提供对准元件。例如，可以提供匹配缺口、凹陷和/或凸出使得准直器或准直器的零件被安装在所述安装元件上的定义位置（如果这些匹配的对准元件接合）。

附图说明

本发明的上述和其它目的、特征和优点将从优选实施例的以下描述中变得显而易见，其中：

图1示出根据本发明的一个实施例的LED照明组件的透视图；

图2示出根据图1的照明组件的前视图；

图3示出根据图1、图2的照明组件的分解侧视图；

图4示出根据图1至图3的照明组件的透明、分解截面图，其中截面是沿图2中的线A-A获得的；

图5示出光线元件（准直器）的分解透视图；

图6示出根据本发明的一个实施例的安装元件的透视图；

图7示出安装有窗口元件的图6的安装元件的透视图；

图8示出具有安装在LED组件上的图7的窗口元件的安装元件的侧视图。

具体实施方式

图1至图7示出包括托架12的照明组件10，其具有安装在固定到托架12（参见图9）的头部散布器16上的LED元件14。为电气连接器18提供电导线。LED元件、头部散布器16和托架12将被称为LED组件20。

用于保持作为光学元件的准直器50的安装元件30被安装在LED组件20上。

LED元件14以总体上非直接的方式发光（朗伯发射体）。从LED元件14发出的光在准直器50中被成形以形成具有所期望的角强度分布的发射束。在准直器50的情况下，具有截止线（即，在大致垂直截止线上方没有光或至少具有非常低的强度，并且在截止线下方具有高强度）以及朝向较大角度逐渐降低强度的相应发射束通过内表面52、54、56并且尤其是第一准直器表面52（参见图4）的截止边缘58来形成。准直器表面52、54和56是反射表面。它们导致窗口60被定位成靠近LED元件14。从这个窗口60，准直器表面打开以形成漏斗。因此，从LED元件14发出的光通过在某些方向上部分地遮光并且将光反射到其它方向而被成形为所要的发射束，所述发射束可以有利地被第二光学元件（如透镜（未示出））投射。相应的所成形的束由于其截止线和其空间强度分布的其它方面而非常适用于汽车头部照明。

如图5的分解图中所示，准直器50包括由塑料制成的三个分离零件：具有中央窗口60的窗口元件62，具有第一准直器表面52和截止边缘58的截止元件64，以及包括第二准直器表面56和侧准直器表面54的主漏斗零件66。如进一步所示，准直器的零件62、64、66具有对准突出件或对准孔71，这些对准突出件或对准孔用于以所定义的方式相对于彼此安装零件。窗口元件在背侧（参见图4）上具有对准突出件70，以在安装元件30上进行对准。

在本发明的这个实施例中，准直器50不是直接安装到LED组件20上的而是通过安装元件30安装到LED组件20上。安装元件30保持准直器50以使得其相对于LED组件20固定，但是如将详细阐释的那样，在某种程度上允许调整准直器50和LED元件14的相对位置以实现所要的光学对准。

在图6至8中详细示出安装元件30。安装元件30被整体形成为弯曲的板金属的单体零件，这在随后的冲压和弯曲过程中是优选的。所使用的金属片的材料和厚度被选择成使得安装元件30在某些部分中具有某种柔性，如以下将论述。在优选实施例中，所使用的材料是铜镍合金，优选的是厚度为0.2 mm的CuNi 10。

安装元件30包括中央安装结构32，该结构是具有中央窗口33的平坦且大体上呈矩形的形状。安装结构32进一步具有对准孔42，可以通过这些对准孔实现与准直器50的精确对准，如稍后将阐释。

另外，在安装结构32上提供夹具44，这些夹具由相同的金属片材料形成并且用以将准直器50的零件固定到安装结构32。

在短边上，安装结构32包括具有操纵孔35的弯曲突片，这些操纵孔被提供来插入相应成形的工具，以允许简单地操纵安装元件30。

在安装结构32的长边上，形成四个对准零件40，这些对准零件也是由与安装结构30的剩余部分相同的金属片材料制成，并且与其形成整体。每个对准零件40被形成为形成在安装结构32处的可变形“支腿”，并且包括定位垫34。安装元件30搁置在LED组件20的托架12上的四个这种定位垫34上。

在安装垫34与安装结构32之间通过细长突片形成柔性部分36，这些细长突片各自包括位于相反方向上的三个弯头，这些弯头伸出到突片平面外从而形成V形状。

用作第一固定零件46的突片与每个定位垫34相邻并与其形成整体，所述第一固定零件46被弯曲以沿垂直于托架12的平面的方向布置。安装结构32还包括与其形成整体的相应的相邻突片以用作第二固定零件48，所述第二固定零件48在与第一固定零件46大体上相同的方向上延伸。因此，第一固定零件46和第二固定零件48是位于彼此的顶上紧邻地平行布置的突片。

在准直器50的安装过程中，支腿或具有其柔性部分36的对准零件40用以提供某种调整可能性。如图3、图4的分解图中所示，安装元件30被定位在LED组件20的托架12上，其中安装垫34定位在其表面上。安装元件30在LED组件20上的定位是自由的，从而使得能够实现其在X方向和Y方向（即，垂直于中央光学轴线Z，该轴线在托架12的表面上垂直并且行进穿过LED元件14的中心）的定位调整以及关于绕Z轴的旋转的调整。只要实现了绕Z的旋转和在X、Y方向的调整，定位垫34就通过例如激光焊接固定到托架12上。

然而，即使在这样固定了定位垫34之后，安装结构32仍然可在Z方向上针对其位置或者针对其与该Z轴线的倾斜角进行调整。这种调整由于柔性部分36而成为可能。然而，由于在Z方向或倾斜方向上进行了相应调整，所以第一固定零件46和第二固定零件48可以相对于彼此移动。

由于用作第一固定零件46和第二固定零件48的重叠突片的紧密相对布置，使得安装结构32相对于安装垫34的柔性、可弯曲布置（并且，由于这些元件也相对于整个LED组件20固定到托架12）可能被“冻结”，即，通过将第一固定零件46与第二固定零件48彼此固定来使其具有刚性。这优选地通过激光焊接来实现。在第一固定零件46和第二固定零件48被这样直接彼此固定之后，进一步的相对移动，尤其是在Z方向上的移动不再可能（或者由于现在的刚性连接而遇到至少强得多的阻力）。现在，支腿或对准零件40连同第一固定零件46和第二固定零件48的连接一起在安装结构32与定位垫34之间提供相对刚性的连接。

在照明组件10的安装过程中，优选地将准直器50的第一（窗口）零件62安装到安装零件30上，如图7所示。提供在窗口元件62背部上的对准突出件70接合在安装结构32中的对准孔42中。此外，窗口元件62通过夹具44来固定。

如图7所示的这样预先组装的零件继而被放置在如图8所示的LED组件20上。通过将定位垫34相应地定位在托架12上来在X方向、Y方向以及相对于LED元件14的旋转方向上调整窗口零件62的中心窗口60。只要实现了正确对准，就通过激光焊接将定位垫34固定到托架12上。

因此，在Z方向和倾斜方向上实现了窗口零件62相对于LED元件14的进一步调整，其中如上所述的对准零件40用以允许这种调整。在实现了正确对准之后，对准零件40被“冻结”在通过在第一固定零件46与第二固定零件48之间实施激光焊接连接而得到的对准位置中。

随后，通过将包括对准孔或对准突出件71（该对准孔或对准突出件71接合相应的对准孔和/或突出件）的剩余准直器零件64、66安装在准直器的其它零件上来完成照明组件10的制造。

因此，实现了最终的照明组件10，所述照明组件包括作为光学元件的、相对于LED组件20成良好对准定向的准直器50。

在放置和调整过程中，可以通过插入操纵孔35中的工具来保持安装元件30。

可以无源地（即，根据预定的机械位置，通过调整位置来进行）实现将安装结构32的位置调整到所定义的对准位置。或者，可以有源地（即，根据所实现的光学结果，通过操作LED光源14和调整安装结构32的位置来进行）实现调整。

在附图和以上描述中已经详细展示和描述了本发明。这种展示和描述将被认为是说明性或示例性的而不是限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。本领域技术人员将理解，所公开的实施例存在各种替代。例如，组装过程中执行的步骤和照明组件10的元件的调整的顺序可以与上述顺序不同。并不是在仅安装窗口零件62的情况下实现调整，而是也可以在不安装准直器50的一个零件且安装有准直器的其它零件或具有完整的准直器50的情况下实现调整。

准直器可以具有不同的形状，并且可以整体地制造而不是如上所述制成为三个部分。另外，虽然优选实施例意图用作汽车前部照明中，但是所述照明组件也可以用于其它照明应用中。

在权利要求书中，术语“包括”并不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的附属权利要求中列举某些措施的简单事实并不指示这些措施的组合不能被使用以取得益处。权利要求中的任何参考符号不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.用于将光学元件（50）固定到LED组件（20）上的安装元件，包括：

安装结构（32），

用于将所述光学元件（50）固定到所述安装结构（32）上的固定构件（44）；

用于定位在所述LED组件（20）上的至少一个定位元件（34），

其中所述安装结构（32）通过对准零件（40）连接到所述定位元件（34），

并且其中所述对准零件（40）包括柔性部分（36）和第一固定零件（46），并且所述安装结构（30）包括可相对于所述第一固定零件（46）移动并且被布置成与所述第一固定零件（46）相邻的第二固定零件（48）。

2.根据权利要求1所述的安装元件，其中

提供多个定位元件（34），

其中所述安装结构（32）通过对准零件（40）连接到所述定位元件（34）中的每一个。

3.根据上述权利要求中的一项所述的安装元件，其中

所述对准零件（40）是包括至少一个弯头的金属片结构。

4.根据上述权利要求中的一项所述的安装元件，其中

所述第一和第二固定零件（46、48）是定位在彼此之上的平坦金属片元件。

5.根据上述权利要求中的一项所述的安装元件，其中

所述定位元件（34）是焊接垫。

6.根据权利要求3至5中的一项所述的安装元件，其中所述安装结构（30）、所述对准零件（40）和所述定位元件（34）被整体形成为弯曲的金属片结构。

7.一种照明组件，包括：

LED组件（20），其包括提供在托架零件（12）上的LED照明元件（14），

光学元件（50），其被提供用于从由所述LED照明元件（14）发出的光形成发射束，

其中所述光学元件（50）通过根据上述权利要求1至6中的一项所述的安装元件（30）安装在所述LED组件（20）上，

并且其中所述定位元件（34）被定位在所述LED组件（20）上，

并且其中所述第一固定零件（46）被固定到所述第二固定零件（48）上。

8.根据权利要求7所述的照明组件，其中

所述定位元件（34）通过焊接连接固定到所述LED组件上。

9.根据权利要求7、8中的一项所述的照明组件，其中

所述第一固定零件（46）通过焊接连接固定到所述所述第二固定零件（48）上。

10.根据权利要求7至9中的一项所述的照明组件，其中

所述光学元件是准直器（50），所述准直器包括用于形成所述发射束的反射准直器表面。

11.根据权利要求10所述的照明组件，其中

所述准直器包括窗口（60），所述窗口被布置成使得来自所述LED元件（14）的光通过所述窗口（60）发射。

12.根据权利要求11所述的照明组件，其中

所述安装元件（30）和所述光学元件（50）包括对准元件（42、70），

其中所述安装元件（30）的对准元件（42、70）和所述光学元件（50）的对准元件（42、70）接合以获得所述光学元件（50）的定义位置。

13.根据上述权利要求10至12中的一项所述的照明组件，其中

所述准直器表面形成漏斗，其中来自所述LED元件（14）的光通过所述漏斗发射。

14.一种制造照明组件（10）的方法，包括：

提供LED组件（20），所述LED组件包括位于托架零件（12）上的LED照明元件（14），

提供通过对准零件（40）连接到定位元件（34）的安装结构（32），其中所述对准零件（40）包括柔性部分（36）和第一固定零件（46），并且所述安装结构（32）包括可相对于所述第一固定零件（46）移动并且布置成与所述第一固定零件（46）相邻的第二固定零件（48），

将所述定位元件（34）定位在所述LED组件（20）上，

将所述第一固定零件（46）固定到所述第二固定零件（48）上，

将光学元件（50）固定到提供在所述安装结构（32）上的固定构件（44）上。

15.根据权利要求14所述的方法，包括

在所述LED组件（20）上对准所述安装结构（32），以在将所述第一固定零件（46）固定到所述第二固定零件（48）上之前，实现其相对于所述LED组件（20）的预定位置和/或方向。

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