DE102007038786B4

DE102007038786B4 - Vorsatzlinse eines Leuchtmoduls, Leuchtmodul und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102007038786B4
Application number: DE102007038786.7A
Authority: DE
Inventors: Immanuel Betz; Werner Veser
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: FR2919914B1; FR2919914A1; DE102007038786A1

Abstract

Vorsatzlinse (10) eines Leuchtmoduls, insbesondere einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, zur Anordnung auf ein eine Halbleiterlichtquelle tragendes Trägerteil und/oder einen das Trägerteil tragenden Kühlkörper, wobei die Vorsatzlinse (10) einen lichttechnischen Linsenkörper (12) und einen Grundkörper (14) umfasst, wobei 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, 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, und dass der Linsenkörper (12) in Draufsicht versetzt zu den Stegabschnitten (20) angeordnete Anlageabschnitte (18) zur Anlage an die dem optischen Ausgang (17) des Linsenkörpers (12) zugewandte obere Seite (22) des Grundkörpers (14) aufweist, wobei der Linsenkörper (12) den Grundkörper (14) lediglich im Bereich der Stegabschnitte (20) und/oder Anlageabschnitte (18) berührt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorsatzlinse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Leuchtmodul mit einer derartigen Vorsatzlinse sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorsatzlinse.
Vorsatzlinsen, wie Sie z. B. aus der DE 10 2005 033 709 A1 bekannt sind, 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. Die DE 10 2006 010 729 A1 und die DE 10 2006 032 428 A1 zeigen optische Elemente für optoelektronische Bauteile mit den strukturellen Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 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 unter anderem 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.
Der Grundkörper weist einen zentralen Durchbruch auf. Der Linsenkörper sieht dabei 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.
Zur sicheren Anlage des Linsenkörpers am Grundkörper sieht der Linsenkörper Anlageabschnitte vor, 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 vorgesehen, dass 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.
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.
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.
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 erfindungsgemäß 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 gemäß 1;
3 einen Mittelängsschnitt durch die Vorsatzlinse gemäß 1 und 2; und
4 und 5 zwei Ansichten des Linsenkörpers und des Grundkörpers an der Vorsatzlinse gemäß 1 und 2.
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 Vorsatzlinse 10 umfasst einen lichttechnischen Linsenkörper 12 sowie einen unlösbar am Linsenkörper 12 angeordneten Grundkörper 14. Der Linsenkörper 12 ist aus einem die von der Halbleiterlichtquelle kommenden Lichtstrahlen aufnehmenden und entsprechend umleitenden Material ausgebildet. Der Grundkörper 14 ist vorzugsweise aus einem vom Linsenkörper 12 unterschiedlich ausgebildeten Material und ist vorzugsweise temperaturbeständig.
Der Grundkörper 14 sieht einen einen kreisrunden Querschnitt aufweisenden zentralen Durchbruch 16 vor. Der Linsenkörper 12, dessen Oberseite einen optischen Ausgang 17 bildet, ragt mit seiner dem optischen Ausgang 17 abgewandten Unterseite in den Durchbruch 16 hinein. Am Linsenkörper 12 sind in nach radial außen gewandter Richtung abstehend Anlageabschnitte 18 und Stegabschnitte 20 vorgesehen. Die Anlageabschnitte liegen, wie aus 1 und 3 deutlich wird, an der dem optischen Ausgang zugewandten Oberseite 22 des Grundkörpers 14 an. Die Stegabschnitte 20 weisen, wie insbesondere aus 3 deutlich wird, einen den Durchbruch 16 axial durchgreifenden Teilabschnitt 24 auf, der in einen an der dem optischen Ausgang 17 abgewandten Unterseite 26 des Grundkörpers 14 anliegenden, in radialer Richtung gewandten Teilabschnitt 28 übergeht.
Wie insbesondere aus den 4 und 5 hervorgeht, weist der Grundkörper 14 im Bereich der Mantelfläche des Durchbruchs 16 Vertiefungen 30 zur Aufnahme der in axialer Richtung gerichteten Teilabschnitte 24 der Stegabschnitte 20 auf. Ferner sind am Grundkörper 14 in den Bereichen, an denen der Grundkörper 14 mit den Anlageabschnitten 18 und den Stegabschnitten 20 zusammenwirkt, komplementär zu den Anlageabschnitten 18 beziehungsweise Stegabschnitten 20 ausgebildete Vertiefungen 32 vorgesehen.
Wie insbesondere aus der 5 deutlich wird, sind die Anlageabschnitte 18 zu den Stegabschnitten 20 versetzt angeordnet, das heißt in axialer Draufsicht liegen die Anlageabschnitte 18 nicht über den Stegabschnitten 20.
Wie insbesondere aus dem Schnitt gemäß 3 deutlich wird, begrenzt der Linsenkörper 12 einen Leuchtmittelraum 34, der die Halbleiterlichtquelle im endmontierten Zustand der Vorsatzlinse aufnimmt. Die Stegabschnitte 20 und die Anlageabschnitte 18 sind dabei im Bereich um den Leuchtmittelraum 34 am Linsenkörper 12 angeordnet. Die dem optischen Ausgang 17 abgewandte Unterkante 36 des Leuchtmittelraums 34 beziehungsweise des Linsenkörpers 12 bildet dabei den dem in den Figuren nicht gezeigten Trägerteil nahe gelegensten Teil des Linsenkörpers 12. Um ein unerwünschtes Aussenden von Streulicht zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass die Kante 36 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 Durchbruch 16 angrenzenden Vertiefungen 32 ausgespart. In einem zweiten Spritzgussprozess wird dann der Linsenkörper 12 an den Grundkörper 14 angespritzt, wobei die Anlageabschnitte 18 und die Stegabschnitte 20 in die Vertiefungen 30 und 32 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 Grundkörper 14 in die zweite Form verbracht werden.
Dadurch, dass die Anlageabschnitte 18 und die Stegabschnitte 20 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 Grundkörper 14 und den Anlageabschnitten 18 bzw. Stegabschnitten 20 jeweils entlang einer senkrecht zur Mittellängsachse verlaufenden Richtung ausgebildet sind. Dadurch kann erreicht werden, dass während des Abkühlvorgangs die Anlageabschnitten 18 bzw. Stegabschnitten 20 sich in senkrecht zur Mittellängsachse verlaufender Richtung relativ zueinander bewegen können, wodurch eine ungewollte Deformation der einzelnen Bauteile vermieden wird.
Am Grundkörper 14 sind Rasthaken 38 zur Verrastung mit dem Trägerteil und/oder dem Kühlkörper vorgesehen. Ferner sind am Grundkörper Zentrierstifte 40 zum Eingriff in trägerteilseitige und/oder kühl körperseitige Aussparungen vorgesehen. Über die Zentrierstifte 40 kann die Vorsatzlinse 10 gegenüber dem Trägerteil und Kühlkörper exakt zentriert werden.

Claims

Vorsatzlinse (10) eines Leuchtmoduls, insbesondere einer Halbleiterlichtquellen-Fahrzeugleuchte, zur Anordnung auf ein eine Halbleiterlichtquelle tragendes Trägerteil und/oder einen das Trägerteil tragenden Kühlkörper, wobei die Vorsatzlinse (10) einen lichttechnischen Linsenkörper (12) und einen Grundkörper (14) umfasst, wobei 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, 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, und dass der Linsenkörper (12) in Draufsicht versetzt zu den Stegabschnitten (20) angeordnete Anlageabschnitte (18) zur Anlage an die dem optischen Ausgang (17) des Linsenkörpers (12) zugewandte obere Seite (22) des Grundkörpers (14) aufweist, wobei der Linsenkörper (12) den Grundkörper (14) lediglich im Bereich der Stegabschnitte (20) und/oder Anlageabschnitte (18) berührt.
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 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 einem der Ansprüche 1 bis 3, 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 1 bis 4, 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 5, 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 7, 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 9 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 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (14) und der Linsenkörper (12) in einer gemeinsamen Gussform nacheinander gegossen werden.