DE102007038786A1 - Vorsatzlinse eines Leuchtmoduls, Leuchtmodul und Herstellungsverfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorsatzlinse eines Leuchtmoduls, insbesondere einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, zur Anordnung auf ein eine Halbleiterlichtquellen tragendes Trägerteil und/oder einen das Trägerteil tragenden Kühlkörper, wobei die Vorsatzlinse einen lichttechnischen Linsenkörper und einen Grundkörper umfasst, wobei der Grundkörper und der Linsenkörper als Spritzgussteile aus unterschiedlichen Materialien hergestellt wird, wobei der Linsenkörper bzw. der Grundkörper zur gegenseitgen Befestigung wenigstens abschnittsweise um den Grundkörper bzw. Linsenkörper gespritzt ausgebildet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorsatzlinse eines Leuchtmoduls, insbesondere einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, zur Anordnung auf ein eine Halbleiterlichtquelle tragendes Trägerteil und/oder ein das Trägerteil tragenden Kühlkörper, wobei die Vorsatzlinse einen lichttechnischen Linsenkörper und einen Grundkörper umfasst. Die Erfindung betrifft außerdem ein Leuchtmodul mit einer derartigen Vorsatzlinse sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorsatzlinse.
- Eingangs genannte Vorsatzlinsen sind aus der
DE 10 2005 033 709 A1 vorbekannt. Derartige Vorsatzlinsen weisen einen Optikkörper und einen Halter auf, wobei der Optikkörper in den Halter eingeclipst werden kann und/oder mit dem Halter verpresst oder verklebt werden kann. Hierbei hat sich die gegenseitige positionsgenaue Anordnung des Optikkörpers gegenüber dem Halter als problematisch herausgestellt. - Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorsatzlinse bereitzustellen, die einen Linsenkörper und einen Grundkörper vorsieht, bei der der Linsenkörper dauerhaft auf einfache Art und Weise positionsgenau am Grundkörper befestigt ist.
- Diese Aufgabe wird durch eine Vorsatzlinse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass der Grundkörper und der Linsenkörper als Spritzgussteil aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, wobei der Linsenkörper beziehungsweise der Grundkörper zur gegenseitigen Befestigung wenigstens abschnittsweise um den Grundkörper beziehungsweise Linsenkörper gespritzt ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass für den Grundkörper und den Linsenkörper zwar unterschiedliche Materialien Verwendung finden können, wobei dennoch eine exakte gegenseitige positionsgenaue Anordnung ohne Verwendung zusätzlicher Befestigungsmittel erzielt wird. Das Material des Grundkörpers kann insbesondere so gewählt werden, dass es eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist. Diese ist deshalb erforderlich, weil bei Hochleistungshalbleiterlichtquellen Temperaturen von über 150°C auftreten können. Im Gegensatz dazu kann der Linsenkörper ein optisch geeignetes Linsenmaterial aufweisen. Durch das gegenseitige Umspritzen des Grundkörpers und des Linsenkörpers kann die Vorsatzlinse, obwohl sie aus Linsenkörper und Grundkörper besteht, als einstückiges Bauteil gehandhabt werden. Linsenkörper und Grundkörper sind vorzugsweise starr miteinander verbunden und nicht relativ zueinander bewegbar.
- Vorteilhafterweise erfolgt die Umspritzung derart, dass der Linsenkörper und der Grundkörper unlösbar miteinander verbunden sind. Da ein Demontieren der Vorsatzlinse ohne Zerstörung der Vorsatzlinse nicht möglich ist, kann ein falsches Zusammenbauen von Linsenkörper und Grundkörper ausgeschlossen werden.
- Vorzugsweise weist der Grundkörper einen zentralen Durchbruch auf. Der Linsenkörper sieht dabei vorzugsweise den zentralen Durchbruch axial durchgreifende und nach außen hin den axialen Durchbruch hintergreifende, an dem den Durchbruch umgebenden Bereich des Grundkörpers anliegende Stegabschnitte vor. Durch Vorsehen dieser Stegabschnitte, die einen axial verlaufenden, durch den Durchbruch hindurchgreifenden Teilabschnitt aufweisen und einen nach außen ragenden, den den Durchbruch umgebenden Bereich hintergreifenden Teilabschnitt aufweisen, kann der Linsenkörper verliersicher auf geeignete Art und Weise an der Vorsatzlinse angeordnet werden.
- Ferner ist vorteilhaft, wenn in der Mantelfläche des zentralen Durchbruchs Vertiefungen zur Aufnahme der den zentralen Durchbruch axial durchgreifenden Teilabschnitt der Stegabschnitte vorgesehen sind. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn der Durchbruch einen kreisrunden Querschnitt aufweist, erreicht werden, dass ein Verdrehen des Linsenkörpers gegenüber dem Grundkörper unterbunden wird.
- Zur sicheren Anlage des Linsenkörpers am Grundkörper kann der Linsenkörper Anlageabschnitte vorsehen, die an der dem optischen Ausgang des Linsenkörpers zugewandten oberen Seite des Grundkörpers anliegen. Die Stegabschnitte liegen dann vorzugsweise auf der dem optischen Ausgang des Linsenkörpers abgewandten unteren Seite des Grundkörpers am Grundkörper an. Sowohl die Anlageabschnitte als auch die Stegabschnitte liegen vorzugsweise spielfrei oder unter einer geringen Vorspannung an dem den Durchbruch umgebenden Bereich des Grundkörpers an, wodurch eine genaue und spielfreie gegenseitige Anordnung von Linsenkörper und Grundkörper erreicht wird.
- Um ein unterschiedliches Schrumpfungsverhalten des Materials des Linsenkörpers und des Materials des Grundkörpers beim Herstellvorgang zu berücksichtigen, ist vorteilhaft, wenn die Anlageabschnitte in Draufsicht, entlang der Mittellängsachse der Vorsatzoptik, versetzt zu den Stegabschnitten angeordnet sind. Hierdurch werden Eigenspannungen, die beim Abkühlprozess der Materialien auftreten können, weitestgehend unterbunden. Ein ungewolltes Verziehen der Bauteile infolge deren Schrumpfung wird folglich vermieden.
- Ferner ist vorteilhaft, wenn in dem den zentralen Durchbruch umgebenden Bereich auf der dem optischen Ausgang des Lichtkörpers zugewandten oberen und/oder abgewandten unteren Seite des Grundkörpers Vertiefungen zur Aufnahme der Anlageabschnitte und/oder der Stegabschnitte vorgesehen sind. Vorzugsweise liegen die Anlageabschnitte und/oder Stegabschnitte wenigstens weitgehend bündig in den Vertiefungen des Grundkörpers. Hierdurch wird erreicht, dass größere auf den Linsenkörper und/oder Grundkörper wirkende Kräfte vom jeweiligen Bauteil aufgenommen werden können, ohne dass eine Relativbewegung zwischen Linsenkörper und Grundkörper stattfindet.
- Vorzugsweise weist der zentrale Durchbruch einen Kreisquerschnitt auf, wobei insbesondere drei um vorzugsweise 120° zueinander versetzt angeordnete Anlageabschnitte und drei ebenfalls um vorzugsweise 120° versetzt zueinander angeordnete Stegabschnitte vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Anlageabschnitte gegenüber den Stegabschnitten um 60° zueinander versetzt sind. Aufgrund der versetzten Anordnung der Anlageabschnitte gegenüber den Stegabschnitten wird erreicht, dass ein unterschiedliches Schrumpfverhalten der Materialien bei deren Abkühlung nicht zu ungewollten Vorspannungen oder Materialbeschädigungen führt.
- Um definierte Anlagestellen des Linsenkörpers am Grundkörper zu erhalten, ist vorteilhaft, wenn der Linsenkörper den Grundkörper lediglich im Bereich der Stegabschnitte und/oder Anlageabschnitte berührt.
- Der Linsenkörper ist vorzugsweise so ausgebildet, dass er einen die Halbleiterlichtquelle aufnehmenden oder umgebenden Leuchtmittelraum aufweist, wobei die Stegabschnitte und/oder Anlagenabschnitte um den Leuchtmittelraum am Linsenkörper angeordnet sind. Der Leuchtmittelraum überragt vorzugsweise die Stegabschnitte in Axialrichtung und bildet den am Trägerteil nahe gelegensten Teil des Linsenkörpers. Die den Leuchtmittelraum begrenzende Wandung kann dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, dass sie am Trägerteil anliegt.
- Am Grundkörper der Vorsatzlinse können Ausrichtmittel zur Ausrichtung der Vorsatzlinse am Trägerteil und/oder am Kühlteil vorgesehen sein. Diese Ausrichtmittel können insbesondere Zapfen oder Stifte sein, die in damit komplementäre Aussparungen am Trägerteil oder am Kühlkörper eingreifen. Zudem können am Grundkörper Befestigungsmittel zur Befestigung der Vorsatzoptik am Trägerteil und/oder am Kühlkörper vorgesehen sein. Die Befestigungsmittel können insbesondere Rastmittel umfassen.
- Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Leuchtmodul, insbesondere für eine Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, die ein eine Halbleiterlichtquelle aufweisendes Trägerteil, einen Kühlkörper, auf dem das Trägerteil angeordnet ist und eine auf dem Trägerteil und/oder dem Kühlkörper angeordnete erfindungsgemäße Vorsatzoptik umfasst.
- Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Vorsatzlinse wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen: Zunächst wird der Grundkörper beziehungsweise Linsenkörper durch Spritzgießen eines ersten Materials hergestellt. Danach wird der Linsenkörper beziehungsweise Grundkörper durch wenigstens abschnittsweises Umspritzen des Grundkörpers beziehungsweise Linsenkörpers mit einem zweiten Material hergestellt.
- Der Grundkörper beziehungsweise Linsenkörper, je nachdem, welcher Körper zuerst gegossen wird, kann in einer ersten Gussform gegossen werden. Anschließend wird zum Gießen des jeweils anderen Körpers der bereits gegossene Körper in eine zweite Gussform gegeben.
- Alternativ ist denkbar, dass für beide Körper eine gemeinsame Gussform vorgesehen wird, wobei beim Gießen des ersten Körpers in der Gussform ein den Hohlraum des zweiten Körpers bildendes Hohlraummaterial vorgesehen ist, welches nach dem Gießen des ersten Körpers und vor dem Gießen des zweiten Körpers entfernt wird.
- Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, die anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsform näher beschrieben und erläutert ist.
- Es zeigen:
-
1 eine perspektivische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorsatzlinse; -
2 eine perspektivische Rückansicht der Vorsatzlinse gemäß1 ; -
3 einen Mittelängsschnitt durch die Vorsatzlinse gemäß1 und2 ; und -
4 und5 zwei Ansichten des Linsenkörpers und des Grundkörpers an der Vorsatzlinse gemäß1 und2 . - Die in den Figuren gezeigte Vorsatzlinse
10 ist zur Anordnung auf einem eine Halbleiterlichtquelle tragenden Trägerteil oder einem das Trägerteil tragenden Kühlkörper einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte vorgesehen. Die Vorsatzlinse10 umfasst einen lichttechnischen Linsenkörper12 sowie einen unlösbar am Linsenkörper12 angeordneten Grundkörper14 . Der Linsenkörper12 ist aus einem die von der Halbleiterlichtquelle kommenden Lichtstrahlen aufnehmenden und entsprechend umleitenden Material ausgebildet. Der Grundkörper14 ist vorzugsweise aus einem vom Linsenkörper12 unterschiedlich ausgebildeten Material und ist vorzugsweise temperaturbeständig. - Der Grundkörper
14 sieht einen einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden zentralen Durchbruch16 vor. Der Linsenkörper12 , dessen Oberseite einen optischen Ausgang17 bildet, ragt mit seiner dem optischen Ausgang17 abgewandten Unterseite in den Durchbruch16 hinein. Am Linsenkörper12 sind in nach radial außen gewandter Richtung abstehend Anlageabschnitte18 und Stegabschnitte20 vorgesehen. Die Anlageabschnitte liegen, wie aus1 und3 deutlich wird, an der dem optischen Ausgang zugewandten Oberseite22 des Grundkörpers14 an. Die Stegabschnitte20 weisen, wie insbesondere aus3 deutlich wird, einen den Durchbruch16 axial durchgreifenden Teilabschnitt24 auf, der in einen an der dem optischen Ausgang17 abgewandten Unterseite26 des Grundkörpers14 anliegenden, in radialer Richtung gewandten Teilabschnitt28 übergeht. - Wie insbesondere aus den
4 und5 hervorgeht, weist der Grundkörper14 im Bereich der Mantelfläche des Durchbruchs16 Vertiefungen30 zur Aufnahme der in axialer Richtung gerichteten Teilabschnitte24 der Stegabschnitte20 auf. Ferner sind am Grundkörper14 in den Bereichen, an denen der Grundkörper14 mit den Anlageabschnitten18 und den Stegabschnitten20 zusammenwirkt, komplementär zu den Anlageabschnitten18 beziehungsweise Stegabschnitten20 ausgebildete Vertiefungen32 vorgesehen. - Wie insbesondere aus der
5 deutlich wird, sind die Anlageabschnitte18 zu den Stegabschnitten20 versetzt angeordnet, das heißt in axialer Draufsicht liegen die Anlageabschnitte18 nicht über den Stegabschnitten20 . - Wie insbesondere aus dem Schnitt gemäß
3 deutlich wird, begrenzt der Linsenkörper12 einen Leuchtmittelraum34 , der die Halbleiterlichtquelle im endmontierten Zustand der Vorsatzlinse aufnimmt. Die Stegabschnitte20 und die Anlageabschnitte18 sind dabei im Bereich um den Leuchtmittelraum34 am Linsenkörper12 angeordnet. Die dem optischen Ausgang17 abgewandte Unterkante36 des Leuchtmittelraums34 beziehungsweise des Linsenkörpers12 bildet dabei den dem in den Figuren nicht gezeigten Trägerteil nahe gelegensten Teil des Linsenkörpers12 . Um ein unerwünschtes Aussenden von Streulicht zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die Kante36 wenigstens weitgehend auf dem Trägerteil zum Aufliegen kommt. - Zur Herstellung der in den Figuren gezeigten Vorsatzlinse wird zunächst der Grundkörper
14 in einem ersten Spritzgussprozess hergestellt. Dabei werden die an den Durchbruch16 angrenzenden Vertiefungen32 ausgespart. In einem zweiten Spritzgussprozess wird dann der Linsenkörper12 an den Grundkörper14 angespritzt, wobei die Anlageabschnitte18 und die Stegabschnitte20 in die Vertiefungen30 und32 eingespritzt werden. Die beiden Spritzgussprozesse können in einem Formteil mit entsprechenden Schiebern vorgesehen sein oder in zwei unterschiedlichen Formteilen. Hierzu muss dann der zunächst spritzgegossene Grundkörper14 in die zweite Form verbracht werden. - Dadurch, dass die Anlageabschnitte
18 und die Stegabschnitte20 zueinander versetzt angeordnet sind, treten beim Abkühlen und unterschiedlichen Schrumpfen der beiden Bauteile aufgrund ihrer unterschiedlichen Materialeigenschaften keine störenden Spannungen innerhalb der Bauteile auf. - Des weiteren werden auf den Grundkörper
14 wirkende Verformungskräfte dadurch minimiert, dass die Kontaktflächen zwischen dem Grundkörper14 und den Anlageabschnitten18 bzw. Stegabschnitten20 jeweils entlang einer senkrecht zur Mittellängsachse verlaufenden ausgebildet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass während des Abkühlvorgangs die Anlageabschnitten18 bzw. Stegabschnitten20 sich in senkrecht zur Mittellängsachse verlaufender Richtung relativ zueinander bewegen können, wodurch eine ungewollte Deformation der einzelnen Bauteile vermieden wird. - Am Grundkörper
14 sind Rasthaken38 zur Verrastung mit dem Trägerteil und/oder dem Kühlkörper vorgesehen. Ferner sind am Grundkörper Zentrierstifte40 zum Eingriff in trägerteilseitige und/oder kühlkörperseitige Aussparungen vorgesehen. Über die Zentrierstifte40 kann die Vorsatzlinse10 gegenüber dem Trägerteil und Kühlkörper exakt zentriert werden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005033709 A1 [0002]
Claims (15)
- Vorsatzlinse (
10 ) eines Leuchtmoduls, insbesondere einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, zur Anordnung auf ein eine Halbleiterlichtquellen tragendes Trägerteil und/oder einen das Trägerteil tragenden Kühlkörper, wobei die Vorsatzlinse (10 ) einen lichttechnischen Linsenkörper (12 ) und einen Grundkörper (14 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14 ) und der Linsenkörper (12 ) als Spritzgussteile aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind, wobei der Linsenkörper (12 ) bzw. der Grundkörper (14 ) zur gegenseitigen Befestigung wenigstens abschnittsweise um den Grundkörper (14 ) bzw. Linsenkörper (12 ) gespritzt ausgebildet ist. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenkörper (12 ) und der Grundkörper (14 ) durch die gegenseitige Umspritzung unlösbar miteinander verbunden sind. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14 ) einen zentralen Durchbruch (16 ) aufweist und dass der Linsenkörper (12 ) den zentralen Durchbruch (16 ) axial durchgreifende und nach außen hin hintergreifende, an dem den Durchbruch (16 ) umgebenden Bereich des Grundkörpers (14 ) anliegende Stegabschnitte (20 ) vorsieht. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche des zentralen Durchbruchs Vertiefungen (30 ) zur Aufnahme der den zentralen Durchbruch axial durchgreifenden Teilabschnitte (24 ) der Stegabschnitte (20 ) vorgesehen sind. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenkörper (12 ) Anlageabschnitte (18 ) zur Anlage an die dem optischen Ausgang (17 ) des Linsenkörpers (12 ) zugewandte obere Seite (22 ) des Grundkörpers (14 ) aufweist. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageabschnitte (18 ) in Draufsicht versetzt zu den Stegabschnitten (20 ) angeordnet sind. - Vorsatzlinse (
10 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem den zentralen Durchbruch (16 ) umgebenden Bereich auf der dem optischen Ausgang (17 ) des Linsenkörpers (12 ) zugewandten oberen und/oder abgewandten unteren Seite (22 bzw.26 ) des Grundkörpers (14 ) Vertiefungen (32 ) zur Aufnahme der Anlageabschnitte (18 ) und/oder Stegabschnitte (20 ) vorgesehen sind. - Vorsatzlinse (
10 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenkörper (12 ) den Grundkörper (14 ) lediglich im Bereich der Stegabschnitte (20 ) und/oder Anlageabschnitte (18 ) berührt. - Vorsatzlinse (
10 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenkörper (12 ) einen die Halbleiterlichtquelle umgebenden Leuchtmittelraum (34 ) aufweist, wobei die Stegabschnitte (20 ) im Bereich um den Leuchtmittelraum (34 ) am Linsenkörper (12 ) angeordnet sind. - Vorsatzlinse (
10 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtmittelraum (34 ) in Axialrichtung die Stegabschnitte (20 ) überragt und den dem Trägerteil nahegelegensten Teil des Linsenkörpers (12 ) bildet. - Vorsatzlinse (
10 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14 ) Ausrichtmittel (40 ) zur Ausrichtung und/oder Befestigungsmittel (38 ) zur Befestigung der Vorsatzoptik (10 ) gegenüber dem Trägerteil und/oder dem Kühlkörper umfasst. - Leuchtmodul, insbesondere für eine Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, umfassend ein eine Halbleiterlichtquelle aufweisendes Trägerteil, einen Kühlkörper, auf dem das Trägerteil angeordnet ist und eine auf dem Trägerteil und/oder dem Kühlkörper angeordnete Vorsatzoptik (
10 ) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche. - Verfahren zur Herstellung einer Vorsatzlinse (
10 ) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Herstellen des Grundkörpers (14 ) bzw. Linsenkörpers (12 ) durch Spitzgießen eines ersten Materials und anschließendes Herstellen des Linsenkörpers (12 ) bzw. Grundkörpers (14 ) durch wenigstens abschnittsweises Umspritzen des Grundkörpers (14 ) bzw. Linsenkörpers (12 ) mit einem zweiten Material. - Verfahren nach Anspruch 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (
14 ) bzw. Linsenkörper (12 ) in einer ersten Gussform gegossen wird und anschließend zum Gießen des Linsenkörpers (12 ) bzw. Grundkörpers (14 ) in eine zweite Gussform gegeben wird. - Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (
14 ) und der Linsenkörper (12 ) in einer gemeinsamen Gussform nacheinander gegossen werden.
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