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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung für
ein Fahrzeug, insbesondere ein Kraftfahrzeug. Die Anordnung weist
mindestens eine auf einer flexiblen Leiterplatte angeordneten und
darauf elektrisch kontaktierte Halbleiterlichtquelle auf. Der mindestens
einen Halbleiterlichtquelle ist mindestens ein Kühlkörper
und/oder mindestens eine Sammeloptik zugeordnet. Weiterhin betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Bestückung einer flexiblen
Leiterplatte mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle, mindestens
einem Kühlkörper und/oder mindestens einer Sammeloptik
im Rahmen einer Fertigung einer Beleuchtungsanordnung für
ein Fahrzeug.
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Halbleiterlichtquellen
(sog. Light Emitting Diodes, LEDs) werden in zunehmenden Maße
in Beleuchtungseinrichtungen von Fahrzeugen, insbesondere in Scheinwerfern
und Leuchten, eingesetzt. Beim Einsatz in Fahrzeugscheinwerfern
wird eine relativ hohe Lichtleistung gefordert, die LEDs mit einer relativ
großen Stromstärke betrieben werden müssen.
Dies kann zu einer starken Erwärmung der LEDs führen.
Deshalb ist es zweckmäßig, Kühlkörper zum
Ableiten der Wärme von den LEDs und zur Abgabe der Wärme
an die Umgebung vorzusehen. Zur Bündelung des von den Leuchtdioden
emittierten Lichts wird ein Reflexionselement, vorzugsweise eine
Sammeloptik aus Kunststoff, eingesetzt. In der Sammeloptik wird
das von der LED ausgesandte Licht mittels Totalreflexion reflektiert,
so dass das emittierte Licht in Lichtaustrittsrichtung entsprechend einer
gewünschten Lichtverteilung gelenkt wird.
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Aus
der
DE 101 10 835
A1 ist eine Beleuchtungsanordnung für ein Kraftfahrzeug
mit LEDs bekannt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
die LEDs auf einem starren U-förmigen Träger befestigt.
Auf diesem Träger, auch LED-Modul genannt, befinden sich
Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung der LEDs. Die Leiterbahnen
sind zur elektrischen Versorgung des LED-Moduls auf einer Seite
des Moduls aus diesem herausgeführt. Mehrere dieser starren
LED-Module werden dann auf einem wiederum fertig geformten Kühlkörper
in eine gewünschte, starre Anordnung gebracht. Die nach außen
geführten elektrischen Anschlüsse werden mit einer
flexiblen Leiterplatte verbunden. über dem Kühlkörper
mit den darauf angeordneten LED-Modulen ist eine zum Kühlkörper
und den LED-Modulen beabstandete Platte mit runden Öffnungen
angeordnet. Die Öffnungen befinden sich in Lichtaustrittsrichtung
jeweils direkt vor den LEDs. In die Öffnungen sind Reflektoren
bzw. Optiken zur Bündelung des von den LEDs emittierten
Lichts angeordnet.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel werden in der
DE 101 10 835 A1 mehrgliedrige
Leiterrahmen als Träger benutzt. Die einzelnen Glieder
sind über die LEDs miteinander verbunden und bilden so eine
in Reihe geschaltete starre Kette. Auf den Gliedern verlaufen Leiterbahnen
für die elektrische Versorgung der LEDs, die an einer Seite
der Glieder zu einem Stecker und an der anderen Seite zu einer Buchse
geführt sind. Die Glieder der Kette werden durch Verbinden
der Stecker mit den Buchsen zu einer Reihenschaltung zusammengesetzt.
Aus mehreren mehrgliedrigen Leiterrahmenketten werden dann reihen-
oder sternförmige Beleuchtungsanordnungen gebildet. Die
nach einer Seite der Beleuchtungsanordnung geführten elektrischen
Kontakte werden zu einer flexiblen Leiterplatte geführt.
Die Kettenglieder bilden gleichzeitig den Träger und den
Kühlkörper.
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Ein
Nachteil der aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungsanordnungen
ist jedoch, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele
absolut starre Anordnungen sind. Es gibt keine beweglichen Elemente.
Dies ist aus Sicht der Fertigung nachteilig, da die Form der starren
Module bzw. Glieder von vornherein an die Form der Beleuchtungsanordnung
angepasst sein müssen, in welche sie eingebaut werden sollen.
Durch die starren Anordnungen ergeben sich auch Einschränkung
bezüglich der Einsatzmöglichkeiten sowie der Handhabung
bei der Montage der Beleuchtungsanordnung. Für jeden Typ einer
Beleuchtungsanordnung müssen beim Stand der Technik insbesondere
die mit den LEDs zusammenhängenden Teile der Beleuchtungsanordnung (Module,
Glieder, etc.) individuell gefertigt werden. Die Reflektoren der
Beleuchtungsanordnung sind räumlich abgesetzt von den LED-Modulen,
was die Justierung der LED-Module zu den Reflektoren wesentlich
erschwert. Die Montage und Bestückung der bekannten Beleuchtungsanordnungen
ist dadurch schwer und aufwendig und kann praktisch nicht automatisiert
werden. Die Flexibilität wird auch dadurch eingeschränkt,
dass die LEDs von vornherein starr mit dem Träger verbunden
sind.
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Ein
weiterer Nachteil der bekannten Beleuchtungseinrichtungen ist die
schwierige Stromversorgung der Anordnung und die geringe Zuverlässigkeit
der elektrischen Verbindungen. So müssen im ersten Ausführungsbeispiel
viele Stromversorgungsanschlüsse der starren LED-Module
zu einer zentralen Stromversorgung nach außen auf eine
(flexible) Leiterplatte geführt werden, was zu einer sehr
aufwendigen Art der Stromversorgung führt. Eine maschinelle
oder automatisierte Montage der Beleuchtungsanordnung ist beim Einsatz
einer flexiblen Leiterplatte aufgrund der Nachgiebigkeit der Leiterplatte grundsätzlich
erschwert. Im zweiten Ausführungsbeispiel ist neben den
oben angeführten Nachteilen außerdem die Zuverlässigkeit
beim Betreiben der Beleuchtungsanordnung besonders dadurch gemindert, dass
die mechanischen Verbindungen zwischen Stecker und Buchse hinsichtlich
der Kontaktierung bspw. wegen Korrosion fehleranfällig
sind und ein Zusammenbau nur sehr schwer automatisierbar ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, die Montage einer Beleuchtungsanordnung
der eingangs genannten Art unter Verwendung einer flexiblen Leiterplatte
so zu vereinfachen, dass die Beleuchtungsanordnung flexibel einsetzbar
ist, und die Montage und Bestückung der Beleuchtungsanordnung automatisiert
werden kann.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ausgehend von der Beleuchtungsanordnung
der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die flexible Leiterplatte zur
Bestückung mit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle,
mit dem mindestens einen Kühlkörper und/oder mit
der mindestens einen Sammeloptik und/oder zur Montage in der Beleuchtungsanordnung
an einem Trägerelement befestigt ist und zusammen mit diesem
in einer vorgegebenen Position und Ausrichtung in der Beleuchtungsanordnung
angeordnet ist. Das Trägerelement stellt also Positionierungsmittel
zur Fixierung der flexiblen Leiterplatte während der Bestückung
der Leiterplatte und/oder während der Montage der Beleuchtungsanordnung dar.
Dies ermöglicht eine automatisierte Bestückung der
flexiblen Leiterplatte mit LEDs, Sammeloptiken und/oder Kühlkörper.
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Das
Trägerelement ist gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung in Grenzen bewegbarausgebildet,
so dass bei entsprechender Ausgestaltung des Trägerelements
eine nahezu beliebige dreidimensionale Anordnung der bestückten, flexiblen
Leiterplatte in der Beleuchtungsanordnung möglich ist.
Die flexible Leiterplatte ist vorzugsweise aus Polyimidfolie hergestellt,
einem thermoplastischen, widerstandsfähigen und hitzebeständigen Hochleistungskunststoff.
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Eine
schnelle, einfache und damit kostensparende maschinelle bzw. automatisierte
Bestückung und Montage der flexiblen Leiterplatten im Rahmen
der Fertigung der Beleuchtungsanordnungen ist gefordert, da in Zukunft
LED-Beleuchtungsanordnungen in großem Maße in
Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, da sie Vorteile hinsichtlich
Kosten, Flexibilität und Lebensdauer bezüglich
herkömmlicher Lichtquellen aufweisen und inzwischen der technische
Fortschritt eine breite Anwendung von LEDs zulässt. Dies
gilt umso mehr als der Einsatz von LEDs nicht mehr – wie
früher – auf Rück- und Seitenleuchten
bzw. auf den Innenraum von Kraftfahrzeugen beschränkt ist,
sondern LEDs mit der Möglichkeit zur Erzeugung weißen
Lichts auch in Scheinwerfern eingesetzt werden können.
Außerdem haben LEDs den Vorteil, dass sie weitestgehend unempfindlich
gegen Erschütterungen sind. Sie haben zudem keinen Hohlkörper, der
implodieren kann. Die Lebensdauer der LEDs hängt zwar von
dem jeweilig verwendeten Halbleitermaterial und den Betriebsbedingungen
(Wärme, Stromstärke, Feuchtigkeit, etc.) ab, jedoch
kann man beim Einsatz im Kraftfahrzeugen von einer durchschnittlich
längeren Lebensdauer als bei herkömmlichen Lampentypen
(z. B. Glühlampe oder Gasentladungslampe) ausgehen.
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Die
Unteransprüche haben weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
der vorliegenden Erfindung zum Gegenstand. So wird gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, dass das
Trägerelement aus mehreren Gliedern besteht, die relativ
zueinander bewegbar miteinander verbunden sind. Der Einsatz einer
flexiblen Leiterplatte ermöglicht darüber hinaus
einen Aufbau der Beleuchtungsanordnung mit beweglichen Elementen,
was den Einsatz in unterschiedlichen, praktisch beliebig geformten
Beleuchtungseinrichtungen wesentlich vereinfacht. Die Verbindung
zwischen zwei Gliedern weist beispielsweise Perforierungen, Materialabtragungen
oder Scharnierelemente auf, damit das Trägerelement mit
der flexiblen Leiterplatte in einer vorgegebenen Position und Ausrichtung
in der Beleuchtungsanordnung verbaubar ist. Durch diese Flexibilität
wird erreicht, dass die LEuchtdioden in unterschiedlichen Beleuchtungsanordnungen,
je nach Bedarf, flexibel verbaut werden können.
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Die
Montage und Bestückung der Beleuchtungsanordnung kann vorteilhafterweise
auch durch einen standardisierten Aufbau erleichtert werden. Diese
Möglichkeit zur Automatisierung wird in einer bevorzugten
Ausführungsform noch dadurch unterstützt, dass
das Trägerelement eine zweiteilige Aufteilung mit einem
unteren Teil, in das die flexible Leiterplatte eingesetzt ist und
einem darauf befestigbaren oberen Teil aufweist. Die Verbindung
zwischen dem unteren und dem oberen Teil kann beispielsweise mittels
einer Klipsverbindung erfolgen. Zur noch besseren Automatisierung
wird vorgeschlagen, dass die flexible Leiterplatte und das Trägerelement
zusätzlich Positionierungsmittel zur lagegenauen Positionierung
der Leiterplatte relativ zu dem Trägerelement aufweisen.
Zum Beispiel ist zur Positionierung mindestens eine Aussparung oder Öffnung
in der flexiblen Leiterplatte in mindestens einen entsprechenden
Vorsprung eines Teils des Trägerelements einsetzbar, so
dass die flexible Leiterplatte relativ zum Trägerelement
lagegenau fixiert ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass das Trägerelement einteilig ausgebildet ist und, bspw.
mittels eines Spritzgussverfahrens während der Herstellung,
um die flexible Leiterplatte gespritzt ist. Dadurch werden Positionierungsmittel
eingespart, da die flexible Leiterplatte durch die fixierende Umspritzung
automatisch positioniert und fixiert wird. Es entsteht dadurch eine
sehr robuste Anordnung, die ebenfalls, wie in der ersten Ausführungsform,
flexibel in unterschiedliche Beleuchtungseinrichtungen verbaut werden kann.
Selbstverständlich ist es auch bei dieser Ausführungsform
denkbar, dass das Trägerelement mehrere relativ zueinander
bewegbar miteinander verbundene Glieder aufweist.
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Die
fortschreitende Entwicklung in der LED-Technik lässt den
Schluss zu, dass die LED-Technik zukünftig in beliebigen
Beleuchtungsanordnungen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden
kann. Das Produktionsvolumen wird sich stark vergrößern.
Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, Verfahren zu entwickeln, die
eine automatisierte, und damit besonders schnelle und kostengünstige
Bestückung und Montage einer LED-Beleuchtungsanordnung
ermöglichen, um diese kostengünstig und in hoher
Stückzahl produzieren zu können.
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Beschreibung der Figuren
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Nachfolgen
werden anhand der Zeichnungen vorteilhafte Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es zeigen;
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1 eine
flexible Leiterplatte gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
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2 eine
in einen unteren Teil eines zweiteiligen Trägerelements
eingesetzte flexible Leiterplatte;
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3 eine
in ein zweiteiliges Trägerelement eingesetzte flexible
Leiterplatte mit aufgeklipstem oberen Teil des Trägerelements;
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4 eine
flexible Leiterplatte in einem einteiligen Trägerelement;
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5 eine
flexible Leiterplatte in einem zweiteiligen Trägerelement
mit Sammeloptik und Kühlkörper;
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6 eine
flexible Leiterplatte in einem einteiligen Trägerelement
mit Sammeloptik und Kühlkörper;
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7 eine
in ein einteiliges Trägerelement eingesetzte, bestückte
flexible Leiterplatte in einer vorgegebenen Position und Lage im
dreidimensionalen Raum; und
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8 die
flexible Leiterplatte aus 7 in einem
in die Beleuchtungsanordnung eingebauten Zustand.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
Kraftfahrzeugen werden derzeit für Scheinwerfer überwiegend
Halogen- oder Gasentladungslampen und für Fahrzeugleuchten
immer noch überwiegend Glühfadenlampen eingesetzt.
In jüngerer Zeit werden jedoch auch schon Leuchtdioden,
sogenannte Light Emitting Diodes (LEDs), verwendet, die besonders
wegen ihrer längeren Lebensdauer, ihren kleineren äußeren
Abmessungen, ihrer Stoßunempfindlichkeit und ihrem leichteren
Gewicht gegenüber anderen Lampentypen Vorteile aufweisen.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsanordnung mit mindestens
einer auf einer flexiblen Leiterplatte, auch Flexboard genannt,
angeordneten und darauf elektrisch kontaktierten LED, mindestens
einem Kühlkörper und mindestens einer Sammeloptik.
Eine derartige Beleuchtungsanordnung ist bspw. als ein Scheinwerfer
oder als eine beliebige Leuchte ausgebildet. 1 zeigt
eine solche flexible Leiterplatte 1, wie sie gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird. Die
Leiterplatte 1 ist bandförmig ausgebildet, d.
h. die Länge der Leiterplatte ist wesentlich größer
als ihre Breite. Die flexible Leiterplatte besteht vorzugsweise aus
Polyimidfolie, einem thermoplastischen, widerstandsfähigen
und hitzebeständigen Hochleistungskunststoff.
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Auf
der bandförmigen Leiterplatte 1 sind mehrere LEDs 2 in
einer Reihe in gleichmäßigem Abstand befestigt,
die über Leiterbahnen auf der Leiterplatte 1 miteinander
elektrisch verbunden sind. Selbstverständlich kann die
Position der LEDs 2 auf der Leiterplatte 1 und
können die Abstände zwischen den LEDs je nach
Ausführungsform auch anders als dargestellt und ausdrücklich
beschrieben gewählt werden. Auf der Leiterplatte 1 befinden
sich diagonal zur LED 2 auf beiden Seiten runde Öffnungen 3 zum späteren
Positionieren von Bestückungselementen, bspw. einer Sammeloptik
oder eines Kühlkörpers. Natürlich können
die Öffnungen 3 auch anders ausgestaltet und angeordnet
sein.
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Die
Leiterplatte 1 hat an beiden Längsseiten in regelmäßigen
Abständen halbrunde Aussparungen 4 zum Positionieren
der Leiterplatte 1 relativ zu einem (nicht dargestellten)
Trägerelement, an dem die Leiterplatte 1 zur Bestückung
mit den LEDs 2 und anderen Bestückungselementen
und zur anschließenden Montage in einem Gehäuse
der Beleuchtungsanordnung erfindungsgemäß befestigt
wird. Die Aussparungen 4 können auch anders als
dargestellt und beschrieben, z. B. keilförmig oder rechteckig,
gestaltet sein und auch in anderen Abständen zueinander
und an anderen Positionen an der Leiterplatte 1 angeordnet
sein. In jedem Fall sollte aber die Ausgestaltung und Anordnung
der Aussparungen 4 an entsprechende (nicht dargestellte)
Vorsprünge des Trägerelements angepasst sein,
so dass ein sicheres und zuverlässiges Positionieren der
Leiterplatte 1 im Trägerelement gewährleistet
ist.
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Eine
erste Ausführungsform eines Trägerelements mit
montierter Leiterplatte 1 ist in den 2 und 3 dargestellt.
Dort kommt ein zweiteiliges Trägerelement zum Einsatz,
das in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet
ist. Das Trägerelement 9 ist vorzugsweise in der
Ebene der flexiblen Leiterplatte 1 zweigeteilt und weist
ein Unterteil und ein Oberteil auf. In 2 ist lediglich
das Unterteil 55 des Trägerelements 9 dargestellt.
Das Trägerelement 9 besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen
Elastomer bzw. thermoplastischem Kunststoff. Das Unterteil 55 des
Trägerelements 9 umfasst eine mehrgliedrige Kette,
wobei jedes Glied der Kette einen annähernd quadratisch
geformten Rahmen 5 aufweist. In anderen Ausführungsformen
können die Rahmen 5 des Trägerelements 9 selbstverständlich
auch andere Formen als die dargestellte und beschriebene rechteckige
Form und sogar voneinander abweichende Formen aufweisen.
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Auf
der nach oben gerichteten Seite des Unterteils 55 des Trägerelements 9 im
Bereich der Rahmen 5 sind zylinderförmige Vorsprünge 8,
die auch als Stifte bezeichnet werden können, angeordnet. Der
radial nach innen in Richtung Längsachse der Leiterplatte 1 gerichtete
Umfangsbereich der Vorsprünge 8 greift in die
halbrunden Aussparungen 4 der flexiblen Leiterplatte 1 ein.
Die Vorsprünge 8 sind in Anordnung und Ausgestaltung
an die Anordnung und Ausgestaltung der Aussparungen 4 angepasst. Die
Aussparungen 4 und die Vorsprünge 8 bilden
zusammen Positionierungsmittel, durch die die Leiterplatte 1 relativ
zu dem Trägerelement 9 positioniert werden kann.
Selbstverständlich kann die Anordnung und Ausgestaltung
der Positionierungsmittel 4, 8 nahezu beliebig
variiert werden. So können die Vorsprünge auch
an der Leiterplatte 1 und die Aussparungen an der Innenseite
des Trägerelments 9 ausgebildet sein. In jedem
Fall sollte aber ein sicheres und zuverlässiges Positionieren
der Leiterplatte 1 relativ zum Trägerelement 9 gewährleistet
sein.
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Die
Rahmen 5 sind durch einen oder mehrere biegsame Stege 7 untereinander
verbunden. Die Stege 7 bestehen vorzugsweise aus dem gleichen Material
wie die Rahmen 5 bzw. das gesamte Trägerelement 9.
Selbstverständlich wäre es auch denkbar, das Trägerelement 9 aus
mehreren Materialkomponenten herzustellen, wobei die Stege 7 dann
bspw. aus einem anderen flexibleren Material bestehen können
als die Rahmen 5. Die Größe der Rahmen 5 ist
so gewählt, dass die Schenkel des Rahmens 5 eine
LED 2 in einem bestimmten Abstand umgeben. Die LEDs 2 sind
vorzugsweise jeweils mittig in den Rahmen 5 angeordnet.
Auch die runden Öffnungen 3 für das Positionieren
der Sammeloptik und/oder des Kühlkörpers oder
eines anderen Bestückungselements befinden sich innerhalb
des von den Schenkeln des Rahmens 5 aufgespannten Bereichs.
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Bei
dem in den 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel sind jeweils zwischen zwei (mit LEDs 2)
bestückten Rahmen 5 Leerrahmen 6 angeordnet,
in denen sich keine LEDs befinden. Entlang des kettenartigen Trägerelements 9 gesehen
ist also jeder zweite Rahmen 5 als ein Leerrahmen 6 ausgebildet.
Die Größe der Leerrahmen 6 ist in der bevorzugten
Ausführungsform identisch mit der Größe
der bestückbaren Rahmen 5. Natürlich
können für die Leerrahmen 6 auch andere
Größen und Formen als die dargestellten und beschriebenen
gewählt werden. Durch die biegsamen Stege 7 zwischen
den Rahmen 5 bzw. zwischen den bestückten Rahmen 5 und
den Leerrahmen 6 und eine entsprechende Form der Rahmen 5 bzw.
Leerrahmen 6 ist es möglich, das Trägerelement 9 definiert
dreidimensional zu verformen und in der entsprechenden Form in dem
Gehäuse einer Beleuchtungsanordnung anzuordnen.
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Durch
ein Schwenken der einzelnen Rahmen 5; 6 relativ
zueinander im Bereich der Stege 7 abwechselnd nach oben
und nach unten erreicht man eine dreidimensional versetzte, stufenförmige Anordnung
des Trägerelements 9 mit der bestückten Leiterplatte 1,
wobei die LEDs 2 alle in die gleiche oder in lediglich
geringfügig voneinander abweichende Richtungen gerichtet
sind (vgl. 7). Durch Modifikation der Größe
und Form der Rahmen 5 bzw. der Leerrahmen 6 kann
eine Veränderung der dreidimensional gefalteten Anordnung
erreicht werden. Dadurch ist eine nahezu beliebige dreidimensionale Anordnung
der bestückten, flexiblen Leiterplatte 1 in der
Beleuchtungsanordnung möglich. Um eine Relativbewegung
der Leiterplatte 1 relativ zu dem Trägerelement 9 beim
Verformen des Trägerelements 9 zu verhindern,
liegt die Biegekante, um welche das Trägerelement 9 gebogen
wird, vorzugsweise genau auf der flexiblen Leiterplatte 1.
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Zur
festen Verankerung der flexiblen Leiterplatte 1 in der
Beleuchtungsanordnung wird auf dem Unterteil 55 (vgl. 2)
des Trägerelements 9 ein vorzugsweise entsprechend
geformtes Oberteil aufgesetzt. 3 zeigt
das entsprechende aus Unterteil 55 und Oberteil zusammengesetzte
Trägerelement 9 mit der dazwischen positionierten
flexiblen Leiterplatte 1. In der bevorzugten Ausführungsform
wird das Oberteil auf das Unterteil 55 aufgeklipst. Dazu
weist das Oberteil des Trägerelements 9 in Form
und Anordnung den stiftförmigen Vorsprüngen 8 des
Unterteils 55 entsprechende Öffnungen auf, in
welche die Stifte 8 eingeklipst werden. Selbstverständlich
kann die Verbindung zwischen dem Unterteil 55 und dem Oberteil
des Trägerelements 9 auch in beliebig anderer
Weise ausgebildet sein.
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Das
Ergebnis der Anordnung der Leiterplatte 1 in dem Trägerelement 9 ist
eine stabile Reihenanordnung von LEDs 2 auf der flexiblen
Leiterplatte 1, wobei der die Leiterplatte 1 fixierende
Gesamtrahmen 9 bestehend aus Unterteil 55 und
Oberteil eine automatisierte Bestückung der flexiblen Leiterplatte 1 zulässt.
Dabei muss beachtet werden, dass die Lage der flexiblen Leiterplatte 1 zwischen
dem Unterteil 55 und dem Oberteil möglichst mittig
gehalten wird, damit beim versetzten Schwenken der Glieder 5; 6 des Trägerelements 9 eine
Dehnung oder Stauchung der flexiblen Leiterplatte 1 verhindert
wird.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
mit der gleichen Funktion, wie unter Bezugnahme auf 3 beschrieben,
und der gleichen Ausgestaltung in bezug auf die Größe und
die äußere Form der Rahmen 5. Jedoch
ist hier die vorbereitete flexible Leiterplatte 1 (wie
in 1 dargestellt) von einem Trägerelement 10 in
einteiliger Ausführungsform um die flexible Leiterplatte 1 herum gespritzt.
Das Trägerelement 10 besteht auch hier vorzugsweise
aus einem thermoplastischen Elastomer bzw. thermoplastischen Kunststoff.
Um die Flexibilität zwischen den einzelnen Gliedern des
kettenartigen Trägerelements 10 zu gewährleisten,
ist in dieser Ausführungsform zwischen den Rahmen 5 abwechselnd
an der Unter- und an der Oberseite quer zur Längserstreckung
des Trägerelements 10 eine im Querschnitt keilförmige
Vertiefung 11, durchgehend von einer Längsseite
des Trägerelements 10 zur anderen vorgesehen.
Auf der der Vertiefung 11 gegenüberliegenden Seite
des Trägerelements 10 sind jeweils Stabilisierungsstege 12 ausgebildet,
zwischen denen ebenfalls eine im Querschnitt keilförmige
Vertiefung ausgebildet ist. Diese keilförmigen Vertiefungen
an der Ober- und Unterseite des Gelenks zwischen den Rahmen 5 des
Trägerelements 10 ermöglichen in bevorzugter
Art und Weise ein Verschwenken aneinander grenzender Rahmen 5 relativ
zueinander um bis zu etwa 90 Grad abwechselnd nach oben und nach
unten, so dass sich insgesamt ebenfalls ein stufenförmiger
Verlauf des gefalteten Trägerelements 10 im dreidimensionalen
Raum ergibt. In möglichen Abwandlungen von dieser Ausführungsform
können auch beliebig andere Verbindungsmöglichkeiten
zwischen den Rahmen 5, die ein beliebiges Verschwenken
der einzelnen Rahmen 5 relativ zueinander zulassen, bspw.
Perforierungen, anstatt der keilförmigen Vertiefungen vorgesehen
werden.
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Auch
in dieser einteiligen Ausführungsform ist wie in der zweiteiligen
Ausführungsform, zwischen zwei bestückten Rahmen 5 (mit
LEDs 2) jeweils ein Leerrahmen 6 ohne LEDs vorgesehen.
Durch eine beliebige Ausgestaltung (Form und Anordnung) der Rahmen 5 und/oder
der Leerrahmen 6 ist auch hier eine nahezu beliebige dreidimensionale
Anordnung der bestückten, flexiblen Leiterplatte 1 in
der Beleuchtungsanordnung möglich. Die Leerahmen 6 haben
in dieser Ausführungsform die gleiche Größe
und Form wie die bestückten Rahmen 5, können
jedoch auch hier jede andere Größe und Form aufweisen.
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Auch
bei dieser einteiligen Ausführungsform sollte eine Dehnung
oder Stauchung der flexiblen Leiterplatte 1 beim Knicken
des Trägerelements 10 verhindert werden. Das bedeutet,
dass die flexible Leiterplatte 1 möglichst mittig
(in Bezug auf Ober- und Unterseite der Rahmen 5) in das
einteilige Trägerelement 10 eingesetzt werden
muss.
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In 5 wird
eine fertig bestückte Anordnung mit einem zweiteiligen
Trägerelement 9 gemäß 3 im
Ausschnitt dargestellt. Ein Bestückungselement in Form
einer Sammeloptik 14 ist möglichst exakt in Lichtaustrittsrichtung
gesehen vor der LED 2 auf der flexiblen Leiterplatte 1 angeordnet.
Zu diesem Zweck weist die Sammeloptik nach unten ragende Stifte
auf, welche von der Seite der Leiterplatte 1, auf der die
LED 2 angeordnet ist, in die dafür vorgesehenen
Durchbrüche 3 in der flexiblen Leiterplatte 1 eingesetzt
werden. Ein Kühlelement 15 wird von der gegenüberliegenden
Seite der Leiterplatte 1, das heißt von der der
LED 2 gegenüberliegenden Seite, her auf die Leiterplatte 1 aufgesetzt,
so dass eine Wärmebrücke zwischen LED 2 und
Kühlkörper 15 entsteht und Wärme
von der LED 2 über das Kühlelement 15 an die
Umgebung abgegeben werden kann. Zu diesem Zweck weist das Kühlelement 15 Öffnungen
auf, welche in Form und Anordnung den durch die Leiterplatte 1 hindurch
ragenden Stiften der Sammeloptik 14 entsprechen. Der Kühlkörper 15 wird
mit seinen Öffnungen auf die Enden der Stifte der Sammeloptik 14 aufgesetzt
bis er an der Unterseite der flexiblen Leiterplatte 1 zur
Anlage kommt. Es ist denkbar, dass an der Unterseite der Leiterplatte 1 ein
wärmeleitender Bereich bspw. aus Metall vorgesehen ist,
an den ein Teil der beim Betrieb der LED 2 erzeugten Wärme
abgegeben wird und an dem der montierte Kühlkörper 15 aufliegt.
Alternativ kann die Leiterplatte 1 im Bereich der LED 2 auch
eine Öffnung oder Aussparung aufweisen, so dass der montierte
Kühlkörper 15 unmittelbar an der Unterseite
der LED 2 anliegen kann. Das Trägerelement 9 fixiert
dabei die flexible Leiterplatte 1 und ermöglicht
so ein einfaches, automatisierbares Bestücken der Leiterplatte 1.
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In 6 wird
eine bestückte Anordnung mit einem einteiligen Trägerelement 10 gemäß 4 im Ausschnitt
dargestellt. Die Sammeloptik 14 ist mit ihren Stiften in
die dafür vorbereiteten Durchbrüche 3 in der
flexiblen Leiterplatte 1 von oben eingesetzt. Das Kühlelement 15 ist
von unten auf die Stifte der Optik 14 aufgesetzt. Das Trägerelement 10 fixiert
dabei die flexible Leiterplatte 1 und ermöglicht
so ein einfaches, automatisierbares Bestücken der Leiterplatte 1.
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7 zeigt
nun einen Ausschnitt eines exemplarisch gefalteten einteiligen Trägerelements 10 mit
darin angeordneter bestückter flexibler Leiterplatte 1.
Deutlich zu erkennen ist der stufenförmige Verlauf des
Trägerelements 10 und damit auch der Leiterplatte 1,
wobei die LEDs 2 alle Licht in etwa in die gleiche Richtung
aussenden und die Sammeloptiken 14 alle das ausgesandte
Licht in etwa in die gleiche Richtung bündeln. Durch den
Einsatz der flexiblen Leiterplatte 1, des Trägerelements 10 mit
den beschriebenen keilförmigen Vertiefungen 11 ist
es möglich, nahezu jede beliebige dreidimensionale Anordnung
zu realisieren. Die einzelnen Rahmen 5, 6 sind hier
jeweils um 90 Grad zueinander geschwenkt. Es kann natürlich
auch ein anderer Winkel gewählt werden. Dadurch und durch
Veränderung der Form und Größe der Rahmen 5, 6 kann
der Abstand der LEDs 2 zueinander und deren Ausrichtung
variiert werden.
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Die
dreidimensionale Anordnung gemäß 7 kann
in einem Gehäuse einer Beleuchtungsanordnung angeordnet
und befestigt werden. Eine entsprechende Beleuchtungsanordnung in
Form eines Fahrzeugscheinwerfers 18 ist in 8 in
einer Draufsicht, teilweise im Schnitt gezeigt. Das Scheinwerfergehäuse
ist mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet. Das Gehäuse 19 weist
in Lichtaustrittsrichtung eine Lichtaustrittsöffnung auf,
welche durch eine lichtdurchlässige Abdeckscheibe 20 verschlossen
ist. Die dreidimensionale Erstreckung der LED-Anordnung ist an die
Form und Abmessung des Gehäuses 19 angepasst.
Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Trägerelemente 9 bzw. 10,
insbesondere durch Form und Größe der Rahmen 5, 6 und
Anordnung der Knickstellen zwischen den Rahmen 5, 6, kann
die dreidimensionale Erstreckung der LED-Anordnung nahezu beliebig
variiert werden, so dass sie in nahezu beliebig geformten Scheinwerfer-
oder Leuchtengehäusen in der gewünschten Weise
(zur Erzielung einer bestimmten Leuchtfunktion oder eines gewünschten
Designs) angeordnet werden kann. Mit dem Scheinwerfer 18 und
der darin angeordneten LED-Anordnung kann eine beliebige Leuchtfunktion
realisiert werden. Insbesondere ist an die Realisierung einer Tagfahrlichtfunktion
(sog. Daytime Running Light; DRL) gedacht.
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Die
LEDs 2 der LED-Anordnung sind üblicherweise in
Serie zueinander geschaltet. In einer weiteren Ausführungsform
wird ein Ausfall aller LEDs 2 der gesamten Leiterplatte 1 mit
den in Reihe geschalteten LEDs 2 dadurch verhindert, dass
zu jeder LED 2 eine schaltbare Strombrücke, beispielsweise in
Form eines Heißleiters, welche die beiden Anschlusskontakte
einer LED 2 miteinander verbindet und im Normalbetrieb
unterbrochen ist, parallelgeschaltet wird. Beim Ausfall einer LED
wird die Brücke leitend geschaltet, so dass die übrigen
an einem Strang in Serie angeschlossenen LEDs 2 weiter
betrieben werden können. Dadurch wird die Betriebssicherheit
der gesamten Beleuchtungsanordnung erheblich verbessert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10110835
A1 [0003, 0004]