CN117146220A - 具有遮光板的光模块以及用于位置精确地固定遮光板的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有遮光板(13)的光模块以及用于位置精确地固定遮光板(13)的方法。所述光模块具有用于发出光的光产生单元和用于使由该光产生单元发出的光变形的光学器件，该光产生单元具有发光面(10)，在光学器件(4)和光产生单元之间设置有用于遮盖光产生单元的遮光板(13)，所述遮光板(13)具有用于由发光面(10)发出的光的通孔(14)，光模块具有用于遮光板(13)的支承结构(15)，遮光板(13)借助第一粘接连接(17)与支承结构(15)粘接并且遮光板(13)借助第二粘接连接(18)与支承结构(15)粘接，其中，用于建立第一粘接连接(17)的第一胶粘剂和用于建立第二粘接连接(18)的第二胶粘剂是不同的。

Description

具有遮光板的光模块以及用于位置精确地固定遮光板的方法

技术领域

本发明涉及一种具有遮光板的光模块以及一种用于位置精确地固定遮光板的方法。本发明尤其是涉及一种用于车辆的照明装置、尤其是用于车辆的投影式前照灯的光模块。

背景技术

由现有技术已知用于车辆的投影式前照灯。例如DE 10 2010 045435B4公开了一种用于机动车的投影式前照灯。

由于光学器件和光学部件的质量日益提升以及使用日益复杂的光产生单元，在实践中出现如下问题：通过日射到光模块上可能导致发出光的光产生单元损坏。尤其是在使用例如LED阵列或LED矩阵形式的高分辨率LED时已经表明存在如下风险：这种光产生单元可能通过日射损坏或者日射可能导致这种光产生单元的光性能显著降低。电路板、灯座(Fassungen)和光产生单元的其它部件必要时也必须被保护免受日射，以确保长的使用寿命。为了保护光产生单元免受通过光学器件进入光模块的日射并且尽管如此达到由光产生单元发出的光的尽可能大的光效率，根据内部现有技术规定，在光学器件和光产生单元之间定位遮光板以用于遮盖光产生单元。该遮光板具有用于由光产生单元发出的光的通孔。成问题的是，将遮光板相对于光产生单元位置精确地固定，以便在仍特别好地保护光产生单元免受日射的情况下实现最大的光效率。因此，基于制造公差需要将遮光板的通孔优化地相对于光产生单元的发光面定位并且持久地固定在该优化位置中。

发明内容

本发明的任务是提供一种具有遮光板的光产生单元，该遮光板在良好地保护光产生单元免受日射的情况下具有高的光效率。此外，本发明的任务在于提供一种用于位置精确地固定遮光板的方法。这些任务通过独立权利要求的技术方案来解决。有利的实施方式是从属权利要求的技术方案。

根据本发明的光模块用作用于车辆的照明装置的光模块。尤其是该光模块应用在机动车的前照灯、例如投影式前照灯中。光模块具有用于发出光的光产生单元和用于使由光产生单元发出的光变形的光学器件。该光产生单元具有发光面，在光学器件和光产生单元之间设置有用于遮盖光产生单元的遮光板。遮光板具有用于由发光面发出的光的通孔。光模块具有用于遮光板的支承结构，遮光板借助第一粘接连接与支承结构粘接并且遮光板借助第二粘接连接与支承结构粘接，其中，用于建立第一粘接连接的第一胶粘剂和用于建立第二粘接连接的第二胶粘剂是不同的。

使用粘接连接具有如下优点：通过粘接连接，遮光板可以相对自由地相对于发光面位置精确地定位并且随后在该位置精确的位置中借助胶粘剂固定在支承结构上。但使用胶粘剂时的问题在于，根据所使用的胶粘剂，粘接连接具有不同的特性。因此，例如在胶粘剂时效硬化时的收缩过程中可能出现遮光板相对于发光面的位置偏差，从而以后的光结果在胶粘剂时效硬化之后劣化，因为在胶粘剂的时效硬化时因粘合剂的收缩而出现位置变化。因此，为了实现持久和长期稳定的粘接，通常使用结构胶粘剂或者说结构粘合剂、其通常是多组分胶粘剂。许多结构胶粘剂或者说结构粘合剂、尤其是多组分胶粘剂的缺点是它们往往具有相对长的时效硬化时间。在此问题在于，为了避免遮光板失调，必须在相对长的时间内将遮光板保持在位置精确的位置中。这导致相对长的生产周期。相反，能实现短生产周期的快速时效硬化的胶粘剂、如紫外线(UV)硬化胶粘剂往往具有如下缺点，即，它们不是长期稳定的并且可能也不具有所需的耐化学性。通过用第一胶粘剂建立第一粘接连接并且用第二胶粘剂建立第二粘接连接，可以充分利用相应第一胶粘剂的优点并且通过另一种胶粘剂来补偿相应胶粘剂的缺点。

例如第一胶粘剂或第一粘接连接可以用于将遮光板相对于发光面固定在其位置精确的定位中。一旦遮光板固定，则可以移除可能的定位工具，因为基于已有的第一粘接连接防止了遮光板相对于发光面的失调。然后，可以施加第二胶粘剂并使其时效硬化，以便建立第二粘接连接，第二粘接连接可使遮光板持久地固定在支承结构上。

在尽可能小的制造周期方面被视为特别有利的是，第一粘接连接的第一胶粘剂是相对快速时效硬化的胶粘剂并且第二粘接连接的第二胶粘剂是相对缓慢时效硬化的胶粘剂。“相对快速”或“相对缓慢”在此理解为第一胶粘剂比第二胶粘剂更快地时效硬化或者说第二胶粘剂比第一胶粘剂更慢地时效硬化。被视为特别有利的是，第一胶粘剂在3至15秒内时效硬化。这例如可以借助UV硬化胶粘剂来实现。

被视为特别有利的是，第一粘接连接的第一胶粘剂是光硬化胶粘剂、尤其是UV硬化胶粘剂。使用光硬化胶粘剂的优点在于胶粘剂仅在特定波长的光作用下才时效硬化。相应地，第一胶粘剂可以在其不立即开始时效硬化的情况下被施加。由此，在施加胶粘剂之后仍能够相对于发光面对遮光板进行位置校正，然后才通过用相应波长的光进行照射来时效硬化胶粘剂。在相应聚焦的情况下，还可以在其位置和延伸(Ausdehnung)方面实现非常精确的第一粘接连接。

第二胶粘剂优选是多组分胶粘剂。第二胶粘剂尤其可以是硅树脂胶粘剂。第二胶粘剂也可以是环氧树脂胶粘剂。

发光面尤其是通过一个或多个发光二极管(LED)形成。尤其是光产生单元具有刚性电路板形式的光源承载件，在所述电路板上设置有LED阵列和/或LED矩阵。为了实现发射白光，发光二极管或发光面可以具有适合的涂层、如含磷的涂层。

被视为特别有利的是，支承结构相对于发光面位置固定。

支承结构尤其是承载框架的组成部分，光产生单元支承在所述承载框架中。尤其是光产生单元的电路板支承在承载框架中。

遮光板优选是由金属制成的构件、如金属板构件。

优选遮光板构造成板状的。被视为特别有利的是，遮光板具有0.05mm至1.5mm的厚度。

为了在遮光板稳定性足够的情况下仍实现通孔区域中特别高的光效率和小的反射，被视为有利的是，遮光板在邻接通孔的内部区域中比在包围内部区域的外部区域中具有更小的厚度。内部区域优选具有0.05mm至0.2mm、优选0.05mm至0.1mm的厚度。外部区域优选具有0.1mm至1.5mm的厚度。

优选遮光板与发光面间隔开。该间距优选为至多2mm。优选该间距为0.5mm至1.0mm.

遮光板的表面优选具有低反射能力。这例如可以通过如下方式实现，即，遮光板相应地被阳极化或被施加相应的涂层。

通孔的几何形状优选适配于发光面的几何形状。发光面和遮光板的通孔例如构造成细长的矩形形状。也可以想到椭圆形形状。

通孔的尺寸优选稍小于发光面的尺寸。

优选发光面、如LED至少局部地被灌注料(Vergussmasse)包围。该灌注料例如可以用于固定(Fassung)发光面、尤其是LED和/或保护接合线。灌注部(Verguss)例如可以是硅树脂灌注部。为了保护灌注料免受日射而被视为有利的是，遮光板遮盖灌注部。

优选第一胶粘剂和/或第二胶粘剂施加在遮光板的背离光产生单元的正面上并且因此不涂覆在背离正面的背面和支承结构之间。如果第一和/或第二胶粘剂施加在背离正面的背面和支承结构之间，则在时效硬化时或在收缩过程中存在遮光板位置变化的特别高的风险。这通过将第一胶粘剂或第二胶粘剂施加在遮光板正面上来避免。在此情况下被视为特别有利的是，在遮光板和支承结构之间的粘接连接通过如下方式形成，即，在遮光板的正面和支承结构的侧向邻接遮光板的区域之间存在粘贴连接。

将胶粘剂施加在遮光板正面上的另一个优点在于，可以特别简单地施加相应的胶粘剂。

此外，被视为尤为有利的是，第二粘接连接在朝向光学器件的一侧上覆盖第一粘接连接。由此保护通常较敏感的第一粘接连接免受外部影响，例如防止氧气侵入，从而避免第一粘接连接损坏或改变。在此情况下被视为特别有利的是，第一粘接连接被封装在第二粘接连接中。

被视为特别有利的是，遮光板以遮光板的朝向光产生单元的下侧直接贴靠在支承结构的贴靠面上。由此，遮光板与光产生单元的轴向间距被特别精确地确定或定义。在该实施方式中避免了因引入胶粘剂和/或胶粘剂收缩引起的轴向位置变化。

被视为特别有利的是，第一粘接连接通过多个点状粘接部形成。点状粘接部的优点是它们可以特别快速地施加和时效硬化。此外，点状粘接部具有如下优点，即，在第一胶粘剂还未时效硬化时，为了位置精确地定位遮光板，可以以较小的力消耗改变位置。在一种优选实施方式中规定，第一粘接连接具有至少两个点状粘接部、尤其是正好三个点状粘接部。

被视为有利的是，第二粘接连接具有一个或多个条带形或者说线形粘接部。被视为特别有利的是，第一粘接连接和/或第二粘接连接施加或构造在遮光板的相对置的两侧上。优选第二粘接连接在遮光板的两个相对置的外棱边的整个长度上延伸。

在一种优选实施方式中规定，所述支承结构具有一个或多个用于容纳第一胶粘剂的凹部，相应的凹部在看向遮光板的背离光产生单元的正面的视向上相对于遮光板的外棱边侧向突出。通过这种设计，有利于特别精确地引入第一胶粘剂。此外，这种凹部的优点是在引入第一胶粘剂时避免了第一胶粘剂渗入到支承结构的贴靠面和遮光板的背面之间的区域中。由此在引入和时效硬化第一胶粘剂时避免了轴向方向上的位置变化和/或遮光板的倾斜。就此而言，被视为特别有利的是，第一胶粘剂不完全填充凹部或填充到边缘。相应地规定，在相应凹部的边缘和第一粘接连接的边缘之间存在自由空间。由此避免了胶粘剂基于毛细力蠕流到遮光板的下侧和支承结构之间。

在凹部的情况下被视为特别有利的是，如果凹部延伸直到遮光板的下方，遮光板部分地遮盖相应的凹部。

用于相对于光模块的光产生单元的发光面位置精确地固定遮光板的方法至少具有以下方法步骤：

a)提供支承结构，发光面相对于该支承结构是位置固定的，

b)提供遮光板，该遮光板具有用于由发光面发出的光的通孔，

c)将遮光板引入支承结构中，

d)将遮光板的通孔相对于光产生单元的发光面位置精确地定位，

e)通过涂覆和时效硬化第一胶粘剂在遮光板和支承结构之间建立第一粘接连接，

f)通过涂覆和时效硬化第二胶粘剂在遮光板和支承结构之间建立第二粘接连接。

规定的是，第一胶粘剂的时效硬化在第二胶粘剂的时效硬化之前进行。

被视为特别有利的是，在第一胶粘剂时效硬化之后才涂覆第二胶粘剂。

被视为特别有利的是，在建立第一粘接连接时借助定位工具将遮光板保持在位置精确的位置中。遮光板相对于发光面的位置精确的定位优选借助摄像机辅助的定位系统实现。在第一胶粘剂时效硬化之后，遮光板固定在其精确的位置中并且可以移除定位工具并且可以涂覆和时效硬化第二胶粘剂，而不存在位置改变的风险。

优选从遮光板的背离光产生单元的正面进行第一胶粘剂的涂覆和第二胶粘剂的涂覆。由此可以特别简单地涂覆相应的胶粘剂。尤其是可以在将遮光板引入支承结构中之后涂覆相应的胶粘剂。被视为特别有利的是，第一粘接连接的第一胶粘剂是光硬化胶粘剂、如UV硬化胶粘剂。为了时效硬化第一胶粘剂，从遮光板的背离光产生单元的正面利用合适的光、如UV光照射第一胶粘剂。

结合光模块描述的特征和有利实施方式相应地适用于根据本发明的方法，并且反之亦然。

附图说明

在下面的附图中借助实施例详细阐述本发明，但本发明不限于该实施例。附图如下：

图1以前视图示出机动车；

图2以侧视图示出根据图1的机动车的光模块；

图3以根据图8中的线III-III的剖视图示出根据图2的光模块；

图4以放大图示出图3的局部区域；

图5以俯视图示出在安装遮光板的过程中第一安装状态中的根据图2的光模块的局部区域连同遮光板；

图6示出第二安装状态中的根据图5的局部区域；

图7示出第三安装状态中的根据图5的局部区域；

图8示出第四安装状态中的根据图5的局部区域。

具体实施方式

图1示出机动车1的前视图。机动车1具有两个前照灯2，所述前照灯2分别具有前照灯壳体和前照灯封闭镜片以及光模块3。前照灯2是投影式前照灯。相应地，光模块3具有投影光学器件4。投影光学器件4具有承载透镜5的透镜保持件6。透镜保持件6固定在光学器件支架7上。光模块3还包括光产生单元，该光产生单元具有刚性电路板8形式的光源承载件，在所述电路板8上设置有LED模块9，所述LED模块9具有高分辨率的LED矩阵，该LED矩阵形成发光面10。LED芯片形式的LED矩阵被硅树脂灌封部20包围，所述硅树脂灌封部朝侧向外部又被由塑料制成的框架21包围。硅树脂灌封部20在此还用于遮盖未详细示出的接合线。

电路板8支承在由塑料制成的一件式的承载框架11上，在该承载框架11上还支承有冷却体12，所述冷却体用于冷却电路板8并且因此用于冷却LED模块9。

在投影光学器件4和LED模块9之间设置有遮光板(Strahlenblende)13，该遮光板13完全遮盖LED模块9、尤其是框架21和硅树脂灌封部20并且部分地遮盖电路板8。遮光板13具有一个通孔14，该通孔14这样设置，使得由发光面10发出的光能够到达投影光学器件4中。通孔14和发光面10构造成大致矩形的，通孔14的尺寸略小于发光面10的尺寸，如尤其是从图6、7和8中可见，这些图以俯视图示出光模块3的局部区域。遮光板13与承载框架11连接。为此目的，承载框架11具有支承结构15，该支承结构15形成用于遮光板13的环绕的贴靠面16，遮光板13以遮光板13的朝向LED模块9的下侧直接贴靠在所述贴靠面16上。

遮光板13固定在支承结构15上。该固定借助第一粘接连接17和第二粘接连接18实现。如从图7中可见，第一粘接连接17具有正好三个点状粘接部。第二粘接连接18通过正好两个线形粘接部形成，这些线形粘接部覆盖第一粘接连接17的点状粘接部。这尤其是可从图8中以及图4的剖视图中得知。在当前，支承结构16具有正好三个用于第一粘接连接17的第一胶粘剂的凹部19，这些凹部19在看向遮光板13正面的视向上相对于遮光板13的外棱边侧向突出，如尤其是由图6可见。遮光板13在此部分地覆盖相应的凹部19。在这些凹部19中引入第一胶粘剂，从而在凹部19区域中形成第一粘接连接17的点状粘接部。第一和第二粘接连接17、18的胶粘剂在当前施加在遮光板13的背离LED模块9的正面上。仅在凹部19区域中粘接连接17、18与遮光板13在其环绕的外表面上接触。

用于建立第一粘接连接17和用于建立第二粘接连接18的胶粘剂是不同的。第一粘接连接17的第一胶粘剂是快速时效硬化的UV硬化固定胶粘剂。相反，第二粘接连接18的胶粘剂是缓慢时效硬化的胶粘剂，即结构胶粘剂，在当前为双组分胶粘剂。

此外，光模块3的这种设计、即遮光板13固定在承载框架11上的优点尤其是建立在下面描述的制造方法的基础上。下面描述的方法用于相对于LED模块9的发光面10位置精确地固定遮光板13。参考附图5、6、7和8详细描述该方法，所述附图示出在下面描述的方法的不同时刻光模块3的局部区域。

首先提供在其上固定有电路板8的承载框架11以及遮光板13。LED模块9已经固定在电路板上。LED模块9例如可以与电路板8焊接。承载框架11和电路板8以及因此发光面10相对于彼此位置固定。图4示出这种安装状态或者说初始状态。借助适合的装置检测或已经检测发光面10及其位置。相应的情况适用于遮光板13和通孔14。随后，将遮光板13引入承载框架11的支承结构15中并且位置精确地定位，使得遮光板13的通孔14优化地相对于LED模块9的发光面10定位。遮光板13的位置精确的定位例如可以通过摄像机辅助地进行。图6示出在遮光板13位置精确地定位之后光模块3的局部区域。

在下一步骤中，将第一胶粘剂从承载框架11的朝向投影光学器件4的一侧引入凹部19中。所使用的胶粘剂是UV硬化胶粘剂。接着，为了时效硬化第一胶粘剂并且因此为了建立第一胶粘剂连接17，用UV光从朝向投影光学器件4的一侧照射第一胶粘剂。借助UV光硬化UV胶粘剂相对快速地进行，通常在3至15秒内。该状态在图7中示出。在第一胶粘剂时效硬化之后，遮光板13固定在位置精确的位置中，从而可以移除可能的定位装置。在第一胶粘剂时效硬化之后，电路板8、承载框架11和遮光板13整体可以作为安装单元来操纵。例如可以从用于定向遮光板13的定位工具中移除该整体。

为了长期稳定地将遮光板13固定在承载框架上，在第一胶粘剂时效硬化之后施加呈两个条带形式的第二胶粘剂，这两个条带覆盖第一粘接连接17的点状粘接部。第二胶粘剂是缓慢时效硬化的胶粘剂。由于第一粘接连接17已经将遮光板13保持在最佳位置或者说位置精确的位置中，所以在第二胶粘剂缓慢时效硬化时不必通过定位工具将遮光板13保持在位置中。在第二胶粘剂时效硬化之后，形成第二粘接连接18，其确保遮光板13长期稳定地粘接在承载框架11上。第二胶粘剂的涂覆也从遮光板13的朝向投影光学器件4的一侧进行。在图8中示出安装单元的最终状态，该安装单元在当前包括电路板8、承载框架和遮光板13。

为了形成光模块3，随后还将由光学器件支架7、透镜保持件6和透镜5组成的安装单元安装在承载框架11上并且此外将冷却体12与承载框架11连接。

附图标记列表

1 机动车

2 前照灯

3 光模块

4 投影光学器件

5 透镜

6 透镜保持件

7 光学器件支架

8 电路板

9 LED模块

10发光面

11承载框架

12冷却体

13遮光板

14通孔

15支承结构

16贴靠面

17第一粘接连接

18第二粘接连接

19凹部

20硅树脂灌封部

21框架。

Claims (10)

1.用于车辆(1)的照明装置的、尤其是用于车辆(1)的前照灯(2)的光模块(3)，所述光模块(3)具有用于发出光的光产生单元和用于使由该光产生单元发出的光变形的光学器件(4)，该光产生单元具有发光面(10)，在光学器件(4)和光产生单元之间设置有用于遮盖光产生单元的遮光板(13)，所述遮光板(13)具有用于由发光面(10)发出的光的通孔(14)，光模块(3)具有用于遮光板(13)的支承结构(15)，遮光板(13)借助第一粘接连接(17)与支承结构(15)粘接并且遮光板(13)借助第二粘接连接(18)与支承结构(15)粘接，其中，用于建立第一粘接连接(17)的第一胶粘剂和用于建立第二粘接连接(18)的第二胶粘剂是不同的。

2.根据权利要求1所述的光模块(3)，其中，第一粘接连接(17)的第一胶粘剂是相对快速时效硬化的胶粘剂，并且第二粘接连接(18)的第二胶粘剂是相对缓慢时效硬化的胶粘剂。

3.根据权利要求1或2所述的光模块(3)，其中，所述第一粘接连接(17)的第一胶粘剂是光硬化胶粘剂和/或第二粘接连接(18)的第二胶粘剂是多组分胶粘剂。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光模块(3)，其中，所述第二粘接连接(18)在朝向光学器件(4)的一侧上覆盖第一粘接连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光模块(3)，其中，所述遮光板(13)以遮光板(13)的朝向光产生单元的下侧直接贴靠在支承结构(15)的贴靠面(16)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光模块(3)，其中，所述第一粘接连接(17)通过多个点状粘接部形成和/或第二粘接连接(18)具有一个或多个条带形或线形的粘接部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光模块(3)，其中，所述支承结构(15)具有一个或多个用于容纳第一胶粘剂的凹部(19)，相应的凹部(19)在看向遮光板(13)的朝向发光单元的正面的视向上相对于遮光板(13)的外棱边侧向突出。

8.用于相对于光模块(3)的光产生单元的发光面(10)位置精确地固定遮光板(13)的方法，该方法至少具有以下方法步骤：

a)提供支承结构(15)，发光面(10)相对于该支承结构(15)是位置固定的，

b)提供遮光板(13)，该遮光板(13)具有用于由发光面(9)发出的光的通孔(14)，

c)将遮光板(13)引入支承结构(15)中，

d)将遮光板(13)的通孔(14)相对于光产生单元的发光面(10)位置精确地定位，

e)通过涂覆和时效硬化第一胶粘剂在遮光板(13)和支承结构(15)之间建立第一粘接连接(17)，

f)通过涂覆和时效硬化第二胶粘剂在遮光板(13)和支承结构(15)之间建立第二粘接连接(18)，

其中，第一胶粘剂的时效硬化在第二胶粘剂的时效硬化之前进行，优选第一胶粘剂的时效硬化在第二胶粘剂的涂覆之前进行。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，从遮光板(13)的背离光产生单元的正面进行第一胶粘剂的涂覆和第二胶粘剂的涂覆。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，第一粘接连接(17)的第一胶粘剂是光硬化胶粘剂，为了时效硬化第一胶粘剂，从遮光板(13)的背离光产生单元的正面利用适合的光照射第一胶粘剂。