CN109073180A - 用于布置电路载体的方法和用于布置电路载体的机构 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于将包括至少一个半导体光源(32)的电路载体(30)布置在相对于机动车的照明装置的光学系统(20)的特定的位置中的方法。

Description

用于布置电路载体的方法和用于布置电路载体的机构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于布置电路载体的方法以及一种根据并列的权利要求的前序部分所述的机构。
背景技术
为了使用于机动车的照明装置、例如前照灯或尾灯产生预先给定的光学技术功能，所使用的半导体光源的发光区域相对于其余的光学系统的高度精确的定位和定向是很重要的。由WO 2014/1535761已知一种用于使半导体光源以照相机控制的方式高度精确地放置在电路载体上的方法。检测LED的发光区域并且借助于其位置在电路载体上放置LED，并且然后电接触。然后在下一安装步骤中，电路载体与安装在其上的LED被布置在照明装置的光学系统中并且固定在此处。对此，电路载体具有参考点或标记，所述参考点或标记相对于光学系统的相应的至少一个参考区域布置。
发明内容
在所述现有技术的基础上，本发明的目的是，改进在将半导体光源的发光面相对于照明装置的光学系统进行定位或定向时的精确性。
基于本发明的目的通过根据权利要求1所述的方法以及根据并列的权利要求所述的机构实现。
提出了以下方面：为了将包括至少一个半导体光源的电路载体布置在相对于光学系统的特定的位置中而实施以下步骤：
-预先给定半导体光源的发光区域相对于电路载体中的至少两个孔的理论位置，
-根据理论位置使至少一个半导体光源和孔相对彼此固定，
-将相应的为光学系统的止挡区域配备的止挡元件引入到孔中，以及
-如此执行电路载体和光学系统相对彼此的相对运动，使得止挡元件贴靠在相应的止挡区域上。
由此伴随进行的在半导体光源的发光区域和光学作用区域之间的相对运动直至止挡元件贴靠在相应的止挡区域上实现了发光区域相对于光学系统的与发光区域共同作用的光学作用区域的精确定位。除了在假想的面中的移动之外，相对运动也可包括围绕垂直于面的轴线的转动。
特殊的优点是，在电路载体和光学系统相对彼此布置时无需光学检验。而是通过预先给定的止挡元件和半导体光源相对彼此的定位和固定就已经可确定精确的安装位置。因此可使制造步骤彼此解耦。
在一种有利的实施方式中，电路载体固定在相对于光学系统的特定的位置中。因此可在很小耗费的情况下固定通过相对运动达到的位置，由此也确定了发光区域相对于光学系统的精确定位。
在一种有利的实施方式中，获取半导体光源的发光区域相对于电路载体的实际位置，根据该实际位置获取孔的理论位置，并且在相应的理论位置上将孔引入到电路载体中。由此可有利地借助于孔的设计在后续精确地相对于光学系统来定位预先安装的半导体光源。
在一种有利的替代性的实施方式中获取孔相对于电路载体的实际位置，根据该实际位置获取至少一个半导体光源的理论位置，并且使半导体光源在该理论位置上与电路载体连接。该实施方式的优点是，根据之前实施的孔装配电路载体确定了发光区域相对于光学系统的精确定位。
在一种有利的实施方式中，光学系统包括以光学的方式与半导体光源共同作用的光学作用区段，该光学作用区段是光学系统的一体的组成部分。作用区段通过包括工具部件的工具制成，通过所述工具制造止挡区域。
在一种有利的改进方案中，光学作用区段是反射面。
在一种有利的实施方式中，该理论位置根据至少一个半导体光源的至少一个发光区域相对于光学系统的止挡区域的另一个理论位置预先给定。通过该另一个理论位置建立在电路载体和光学系统之间的关系，相对于该电路载体固定发光区域。
为了实现根据本发明的方法，本发明也提出一种相应的机构，该机构的特征在于，该机构包括：
-用于存储半导体光源的发光区域相对于电路载体中的至少两个孔的理论位置的存储元件，
-用于根据理论位置使至少一个半导体光源和孔相对彼此固定的器件，
-用于将为光学系统的相应止挡区域配备的止挡元件引入到孔中的器件，以及
-用于实施电路载体和光学系统相对彼此的相对运动使得止挡元件贴靠在相应的止挡区域上的器件。
附图说明
下面借助于附图阐述本发明的其他特征和优点。其中：
图1、图3和图5分别示出了示意性的流程图；
图2和图4分别示出了用于执行方法的机构；以及
图6示出了光学系统的示意性的透视图。
具体实施方式
为了使得使用半导体光源的照明装置(例如机动车中的前照灯或尾灯)产生预先给定的光学技术功能，半导体光源的发光区域相对于照明装置的其余光学系统的高精定位和定向(位置正确的调节)是很重要的。半导体光源例如构造成发光二极管(LED)。发光二极管具有发光区域，发光区域包括例如转换材料，在以LED的蓝光照射时转换材料发出黄光，黄光与LED的蓝光混合成白光。
通过本发明可使电路载体特别精确地相对于照明装置的光学系统布置。光学系统可为机动车的照明装置或机动车前照灯或机动车车灯的光模块20(参见图6)。光学系统20包括例如反射器的反射面24、前置光学机构的光射入区域或光导体的光射入区域等，所述光射入区域由实心的透明材料构成且用于在射入到光学机构和/或从光学机构中射出时借助于折射和/或借助于在光学机构的侧面的边界面上的内部的全反射使光线成束，相对于其发光二极管32的高精度的布置是重要的，由此光学系统20可尽可能精确地产生预先给定的光分布。下面参考图1的流程图详细阐述根据本发明的方法。
根据图1中的示意性流程图，根据本发明的方法在功能块2中开始并且在功能块14中结束。在功能块4中预先给定半导体光源32的发光区域34相对于电路载体30中的至少两个孔33、35的理论位置。优选仅使用两个孔使电流载体30相对于光学系统20定位和固定，从而一方面确保避免其他的公差原因并且另一方面确保尽可能精确的定位。因此使用两个孔形成了在耗费和定位精确性之间的有利的折中。
在功能块6中，半导体光源32和两个孔33和35相对彼此固定在电路载体30上。对此，在功能块6的第一种实施方式中以光学方式检测至少一个半导体光源32的发光区域34(图2)。对发光区域34的光学检测例如可借助于照相机进行。照相机52对准半导体光源32的发光区域34上。半导体光源32可被驱动来检测用于产生光的发光区域34。但是也可在没有相应产生光的情况下检测发光区域34。
在图3的示意性流程图的功能块120中，半导体光源32布置在电路载体30上。在半导体光源32先前布置在电路载体30上的情况下，在功能块122中检测半导体光源32的实际位置102。对此，例如针对发光区域34的棱边和/或发光区域34的重心分析借助于照相机53获取的电路载体30的照片。根据至少一个棱边和/或重心相对于电路载体30的位置由此获取发光区域34或半导体光源32的实际位置。然后在功能块124中，根据发光区域34的在实际位置102中的位置借助于钻孔装置158将孔33和35在相应的理论位置104和106上引入到电路载体30中。
根据实际位置102获取理论位置104和106。为了获取理论位置104和106例如可使用实际位置102与通过理论位置104和106的直线的理论距离。当然为了获取理论位置104和106，除了实际位置102也可使用发光区域34的棱边的取向，以便使通过理论位置104和106的直线基本平行于发光区域的前述棱边定向。
在功能块6的第二种实施方式中，半导体光源34根据已经引入到电路载体30中的孔33、35的位置定位在电路载体30上并且相对于电路载体30固定(图4)。为此，可以光学方式检测发光区域34，以便确定发光区域34相对于孔33、35的位置的位置。
此外，在功能块4的图5的示意性流程图的功能块130中借助于另一钻孔装置将两个孔在实际位置108和110处钻入到电路载体30中。在下一个功能块132中借助于包括照相机52的光学检验系统获取实际位置108和110。在下一个功能块134中获取用于半导体光源32、尤其用于发光区域34的实际位置112并且将半导体光源32定位在理论位置112上且与电路载体30连接。对此，例如针对发光区域34和/或发光区域34的重心分析借助于照相机52拍摄的半导体光源32的照片。根据至少一个棱边和/或重心相对于理论位置112的位置将半导体光源32定位在电路载体30上并且与电路载体30连接。
在功能块8中将相应配备给止挡区域26、28的止挡元件140和142引入到孔33、35中。止挡元件140和142可实施成在长度上具有不变或变化的直径的销。
在功能块10中，如此执行电路载体30相对于光学系统20或光学系统20相对于电路载体30的相对运动，使得布置在孔33和35中的止挡元件140和142贴靠在相应的止挡区域28和26上。
在功能块12中，将电路载体30固定在相对于光学系统20的特定的位置中。由此电路载体30例如可固定在光学系统20上。例如可考虑焊接、粘接、螺接或夹紧。由此，获得具有光学系统20的照明装置，在该光学系统中半导体光源32的发光面34以特别高的精确度相对于光学系统20的起光学技术作用的区域进行定位。
本文所述方法的特殊优点是，通过之前使止挡元件140、142和半导体光源32相对彼此布置，简化了光学系统20和电路载体30的布置步骤。在不依赖于光学系统和电路载体30的布置步骤的情况下，通过根据半导体光源32的发光区域34相对于电路载体30中的至少两个孔33、35的理论位置进行的预先给定和布置就已经实现了半导体光源32的发光区域34和其余的光学系统之间的期望的高精度。由此可以小的耗费和较低的成本实现半导体光源32相对于光学系统20的改善的定位精确性。
图2示出了用于执行根据图1的方法的机构150。半导体光源32预先布置在电路载体30上并且与电路载体30连接。电路载体30借助于保持机构151保持在限定的位置中。照相机52检测发光区域34的实际位置102并且将该实际位置102传输给计算设备152。计算设备152包括存储元件154，半导体光源32的发光区域34相对于至少两个孔33和35的理论位置存储在该存储元件154上。该理论位置例如可借助于对光学系统20的原型的实际试验或以计算的方式通过仿真工具或借助于合适的校准工具获取。计算设备152还包括计算单元156、例如微型处理器，合适的计算程序在该微型处理器上运行，计算机程序可实施根据图1的方法步骤。
借助于计算设备152评估照相机52的照相机图片并且根据实际位置102计算理论位置104和106。计算设备152如此控制钻孔装置158，使得在电路载体30的理论位置104和106上钻出孔33和35。
对此同样使用理论位置104和106借助于推射装置160将止挡元件140和142推射或引入到实施的孔33和35中。
在下一个根据功能块10的步骤中借助于机械手162或用手使光学系统20和电路载体30如此相对彼此运动，使得止挡元件140和142贴靠在光学系统20的止挡区域26和28上以及借助于机构150或辅助机构预先固定。然后光学系统20和电路载体30可持久地相对彼此固定。
图4示出了用于执行根据图1的方法的机构170。与图2不同，已经通过预先钻孔将孔33和35实施在电路载体30中。计算设备152借助于照相机52获取孔33和35的实际位置108和110。根据提前获取的存储在存储元件154上的理论位置获取发光区域34的理论位置112。半导体光源32借助于机械手164根据理论位置112定位在电路载体30上并且与该电路载体连接。然后借助于推射装置160将止挡元件140和142引入到孔30和35中并且执行光学系统20和电路载体30相对于彼此的相对运动。
机构150和160的在图2和图4中通过附图标记160、52、152、158、162和164表示的元件一般也可称为器件。
图6示出了具有光学作用区段24的光学系统20的示意性透视图，该光学作用区段在此例如构造成反射器面。当然光学作用区段24在本文中也可构造成透射元件，透射元件传输从半导体光源32发出的光。因此没有明确针对反射器的下面描述的特征也可转用到相应的透射元件上。
光学作用区段24是光学系统20的一体的组成部分。止挡区域26和28沿x方向取向并且在光学系统20上一件式地布置在光学系统20的基板的沿光学系统20的辐射方向布置的窄侧上。从半导体光源32发出的光线200通过作用区段24作为反射的光线反射。
光学系统20在背离光学作用区段24的一侧上具有未示出的形式的止挡和/或固定区段。例如光学系统20可包括面对电路载体30的止挡几何结构和/或贴靠面。由此贴靠面可用于与电路载体30粘接。
此外，也可设置光学系统20与电路载体30或另一元件的螺纹连接。光学系统20对此在背离光学作用区段24的一侧上提供相应的螺钉贯通部。由此可进行高度均衡，以避免或降低在光学系统20中的应力。
构造成针脚的止挡元件140和142引入到孔33和35中。止挡元件140和142在光学系统20的示出的安装位置中贴靠在止挡区域26和28上。其上布置有电路载体30的保持装置46可构造成冷却体。
通过由光学系统20相对于电路载体30的相对运动实现的止挡元件42和44贴靠在止挡区域26和28上而限制了电路载体30和光学系统20相对彼此在至少一个平面中、例如在yz平面中的运动。
止挡区域26基本平行于y轴延伸且在电路载体30固定不动的情况下与止挡元件142共同限制光学系统20沿正x方向的运动。
相反，止挡区域28构造成V形且与止挡元件140共同限制光学系统20相对于固定不动的电路载体30沿正x方向以及沿正的和负的y方向的运动。因此，止挡元件142和140与止挡区域26和28共同限制光学系统20和电路载体30相对彼此的运动。由此通过高度精确地预先定位半导体光源32，一方面实现了发光区域34相对于光学系统20的高度精确的定位。另一方面简化了光学系统20和电路载体30相对彼此的布置的步骤，因为无需使用布置步骤所必需的光学检验系统。
此外，止挡区域26和28的相应的走势构造成突出的肋条。这尤其改进了定位精确性。尤其在止挡元件140和142贴靠在止挡区域26和28上时执行围绕基本与y轴平行的转动，以便接下来使光学系统20和电路载体30相对彼此持久固定。当然，止挡区域26和28也可实施成不同的。但是主要的是止挡区域26和28的相对于基板朝相应的止挡元件140和142被构造成逐渐变细，以便减小有效的接触面并且提高定位精确性。
用于制造光学系统20的工具被如此构造，使得在止挡区域26和28上没有工具或滑块分隔部，这通过使光学系统20在该区域中相应无毛边而进一步提高定位精确性。
止挡元件140和142引入到其中的孔33和35横向于x方向、即基本垂直于辐射方向地朝电路载体30的边缘和/或光学系统20的边缘取向地布置。有利地，理论位置104和106的间距或实际位置108和110的间距由此选择得尽可能大，这使公差和错误保持得较小，并因此进一步改善定位精确性。

Claims (10)

1.一种用于将包括至少一个半导体光源(32)的电路载体(30)布置在相对于机动车的照明装置的光学系统(20)特定的位置中的方法，其特征在于，
-预先给定所述半导体光源(32)的发光区域(34)相对于所述电路载体(30)中的至少两个孔(33、35)的理论位置，
-根据所述理论位置使所述至少一个半导体光源(32)和所述孔(33、35)相对彼此固定，
-将相应的为所述光学系统(20)的止挡区域(26、28)配备的止挡元件(140、142)引入到所述孔(33、35)中，以及
-如此执行所述电路载体(30)和所述光学系统(20)相对彼此的相对运动，使得所述止挡元件(140、142)贴靠在相应的止挡区域(26、28)上。
2.根据前述权利要求所述的方法，其中，将所述电路载体(30)固定在相对于所述光学系统(20)的特定的位置中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，获取所述半导体光源(32)的发光区域(34)相对于所述电路载体(30)的实际位置(102)，其中，根据所述实际位置(102)获取所述孔(33、35)的理论位置(104、106)，并且其中，在相应的理论位置(104、106)上将所述孔(33、35)引入到所述电路载体(30)中。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，获取所述孔(33、35)相对于所述电路载体(30)的实际位置(108、110)，其中，根据所述实际位置(108、110)获取所述至少一个半导体光源(32)的理论位置(112)，并且其中，使所述半导体光源(32)在所述理论位置(112)上与所述电路载体(30)连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述光学系统(20)包括以光学的方式与所述半导体光源(32)共同作用的光学作用区段(24)，所述光学作用区段是所述光学系统(20)的一体的组成部分，并且其中，所述作用区段(24)通过包括工具部件的工具制成，通过所述工具也制造所述止挡区域(26、28)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述光学作用区段(24)是反射面。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述理论位置根据所述至少一个半导体光源(32)的至少一个发光区域(34)相对于所述光学系统(20)的止挡区域(26、28)的另一个理论位置预先给定。
8.一种用于将具有至少一个半导体光源(32)的电路载体(30)布置在相对于机动车的照明装置的光学系统(20)的特定的位置中的机构，其特征在于，所述机构(1)具有：
-用于存储所述半导体光源(32)的发光区域(34)相对于所述电路载体(30)中的至少两个孔(33、35)的理论位置的存储元件(154)，
-用于根据所述理论位置使所述至少一个半导体光源(32)和所述孔(33、35)相对彼此固定的器件(158；164)，
-用于将为所述光学系统(20)的相应止挡区域(26、28)配备的止挡元件(140、142)引入到所述孔(33、35)中的器件(160)，以及
-用于实施所述电路载体(30)和所述光学系统(20)相对彼此的相对运动使得所述止挡元件(140、142)贴靠在相应的止挡区域(26、28)上的器件(162)。
9.根据前一项权利要求所述的机构(150；170)，所述机构具有用于实施根据权利要求2至7中任一项所述的方法的器件。
10.一种用于机动车的照明装置，所述照明装置根据权利要求1至7中任一项所述的方法制造。
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