DE102008039071A1 - Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens ein LED-Element aufweisenden LED-Einheit enthaltend eine flexible Leiterplatte zur Aufnahme von elektrischen Bauelementen und ein mit der flexiblen Leiterplatte verbundenes starres Versteifungselement, wobei die flexible Leiterplatte 7 eine Aussparung aufweist, derart, dass das mindestens eine LED-Element und/oder ein das LED-Element tragender LED-Träger im Bereich der Aussparung unter direkter Anlage an dem starren Versteifungselement oder an einem Kühlkörper angeordnet ist, und dass das LED-Element elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss der flexiblen Leiterplatte verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens ein LED-Element aufweisenden LED-Einheit enthaltend eine flexible Leiterplatte zur Aufnahme von elektrischen Bauelementen und ein mit der flexiblen Leiterplatte verbundenes starres Versteifungselement.
  • Aus der DE 199 09 399 C1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer LED-Einheit bekannt, die neben elektrischen Bauelementen eine flexible Leiterplatte und eine starre Leiterplatte aufweist. Die starre Leiterplatte ist gebildet aus einer Mehrzahl von starren Leiterplattenstreifen, die in einem Abstand zu einander angeordnet sind. Die flexible Leiterplatte, die an den starren Leiterplattenstreifen befestigt ist, erstreckt sich auch über einen Zwischenraum zwischen den starren Leiterplattenstreifen, so dass die LED-Einheit biegbar und Platz sparend im Raum angeordnet sein kann. Nachteilig an der bekannten LED-Einheit ist jedoch, dass durch die Aufbringung von LED-Elementen auf der aus einem Kunststoffmaterial bestehenden flexiblen Leiterplatte, ein Hitzestau zwischen dem LED-Element und der Wärme leitenden starren Leiterplatte entstehen kann. Dies trifft insbesondere für Hochleistungs-LED-Elemente zu.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer LED-Einheit derart weiterzubilden, dass zum einen eine bauraumbeschränkende Anordnung einer LED-Einheit innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung und zum eine verbesserte Abfuhr der von mindestens einem LED-Element erzeugten Wärme gewährleistet ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patenanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte eine Aussparung aufweist, derart, dass das mindestens eine LED-Element und/oder ein das LED-Element tragender LED-Träger im Bereich der Aussparung unter direkter Anlage an dem starren Versteifungselement oder an einem Kühlkörper angeordnet ist, und dass das LED-Element elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss der flexiblen Leiterplatte verbunden ist.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die direkte Anbindung mindestens eines LED-Elementes und/oder eines LED-Trägers des LED-Elementes an einem starren Versteifungselement oder an einen Kühlkörper eine verbesserte Wärmeableitung von dem LED-Element unter Umgehung der flexiblen Leiterplatte ermöglicht wird. Die Gefahr eines Hitzestaus aufgrund der vergleichsweise kleineren Wärmeleitfähigkeit des üblicher Weise aus einem Kunststoffmaterial bestehenden Materials der flexiblen Leiterplatte kann verringert werden. Die Erfindung ermöglicht eine Platz sparende dreidimensionale Anordnung eines LED-Elementes in einem Gehäuse einer Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge, wobei höhere Anforderungen hinsichtlich des Thermomanagements erfüllt werden.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere LED-Elemente auf einem gemeinsamen LED-Träger angeordnet, wobei eine elektrische Kontaktierung der LED-Elemente über einen elektrischen Anschluss des LED-Trägers erfolgt. Der elektrische Anschluss des LED-Trägers ist elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss der flexiblen Leiterplatte verbunden, so dass vorzugsweise lediglich eine einzige Aussparung der flexiblen Leiterplatte erforderlich ist, um eine verbesserte Wärmeableitung von den LED-Elementen zu ermöglichen.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung liegt eine Unterseite des LED-Trägers flächig an einer Oberseite des starren Versteifungselementes oder flächig an einer Oberseite eines fest mit dem starren Versteifungselement verbundenen Kühlkörpers an. Die Größe der Aussparung der flexiblen Leiterplatte ist hierbei so gewählt, dass eine Wärmeabfuhr von einer Mehrzahl von LED-Elementen (LED-Chips) erfolgen kann.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das starre Versteifungselement in einem Knickbereich derselben eine Lochung auf, so dass im geknickten Zustand des Versteifungselementes Strom führende Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte im gebogenen Zustand derselben nicht Gefahr laufen zu brechen oder zu reißen. Vorteilhaft wird durch die Lochung Raum geschaffen, in den die Strom führenden Leiterbahnen im gebogenen Zustand der flexiblen Leiterplatte ausweichen können.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die elektrischen Bauelemente auf der flexiblen Leiterplatte verteilt angeordnet, so dass die von ihnen ausgehende thermische Belastung relativ gering ist.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die flexible Leiterplatte mit einer elektrischen Ansteuereinheit sowie einem Temperatursensor bestückt, so dass neben der Ansteuerung der LED-Elemente eine Temperaturüberwachung der LED-Einheit erfolgen kann. Wird eine kritische maximale Temperatur von dem Temperatursensor detektiert, können die LED-Elemente derart angesteuert werden, dass ein optimierter Einsatz derselben ermöglicht und/oder eine unerwünschte Zerstörung derselben verhindert wird. Darüber hinaus kann in Abhängigkeit von der aktuellen Temperatur eine Ansteuerung der LED-Elemente erfolgen, so dass in Abhängigkeit von der Temperatur ein maximaler Lichtstrom erzeugt wird.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung ermöglicht ein erster Schenkel des starren Versteifungselementes eine mechanische Anbindung des LED-Trägers bzw. der LED-Elemente und ein zweiter Schenkel des starren Versteifungselementes eine mechanische Anbindung einer Steckereinheit, von der aus über ein komplementäres Steckergegenstück eine elektrische Leitung zu einer Spannungsquelle des Fahrzeugs führt. Die beiden Schenkel weisen somit Erhabenheiten auf, die um eine Knickachse des starren Versteifungselementes in Abhängigkeit von den Bauraumbedingungen verdreht zueinander angeordnet sein können.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Draufsicht auf eine Oberseite einer LED-Einheit in einem ebenen Zustand derselben,
  • 2 eine Seitenansicht der LED-Einheit im ebenen und geknickten Zustand derselben,
  • 3 eine perspektivische Darstellung einer LED-Einheit in einem ebenen Zustand derselben,
  • 4 eine Darstellung der LED-Einheit von unten im ebenen Zustand derselben ohne Darstellung eines Kühlkörpers und
  • 5 eine vergrößerte Draufsicht eines ersten Schenkels der LED-Einheit.
  • Eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge kann als ein Scheinwerfer oder als eine Heckleuchte ausgebildet sein, die vorzugsweise in einem Eckbereich einer Karosserieöffnung des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein nicht dargestelltes Gehäuse auf, in dem eine in den 1 bis 5 dargestellte LED-Einheit 1 als Lichtquelleneinrichtung angeordnet ist.
  • Die LED-Einheit 1 weist ein starres Versteifungselement 2 auf, das aus einem Aluminiummaterial hergestellt sein kann. Das starre Versteifungselement 2 kann beispielsweise als Blechplatte oder als Leiterplatte ausgebildet sein. Das starre Versteifungselement 2 weist einen ersten Schenkel 3 und einen zweiten Schenkel 4 auf, die im montierten Zustand um eine Knickachse 5 gebogen oder geknickt angeordnet sind, siehe gestrichelte Darstellung des ersten Schenkels 3 in 2.
  • Im Bereich der Knickachse 5 weist das starre Versteifungselement 2 eine rechteckförmige Lochung 6 mit einer solchen Breite B1 auf, die etwas größer ist als eine Breite B2 einer flexiblen Leiterplatte 7.
  • Die flexible Leiterplatte 7 besteht aus einem Kunststoffzuschnitt, der auf einer Oberseite 8 des starren Versteifungselementes 2 auflaminiert ist. Die flexible Leiterplatte 7 ist mit einer Anzahl von nicht dargestellten elektrischen Bauelementen bestückt, die eine elektrische Ansteuereinheit für auf einem LED-Träger 9 aufgebrachte LED-Elemente 10 bilden. Als elektrisches Bauteil kann auf der flexiblen Leiterplatte 7 ein Temperatursensor aufgebracht sein, so dass eine temperaturabhängige Ansteuerung der LED-Elemente 10 mittels der Ansteuereinheit erfolgen kann.
  • Dem ersten Schenkel 3 des starren Versteifungselementes 2 ist ein erster Abschnitt 11 der flexiblen Leiterplatte 7 zugeordnet, der – wie ein dem zweiten Schenkel 4 des starren Versteifungselementes 2 zugeordneter zweiter Abschnitt 12 der flexiblen Leiterplatte 7 – flächig auf der Oberseite 8 des starren Versteifungselementes 2 haftet. Lediglich in einem Knickbereich 13 ist die flexible Leiterplatte 7 unter Ausnutzung des durch die Lochung 6 geschaffenen Raumes gebogen ausgebildet, so dass ein unerwünschtes Brechen oder Reißen von Strom führenden Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte 7 im geknickten Zustand der LED-Einheit 1 verhindert wird. Die Schenkel 3, 4 schließen einen Knickwinkel α ein. Eine Steckereinheit 22 ist an dem zweiten Schenkel 4 des starren Versteifungselementes 2 befestigt und liegt auf dem zweiten Abschnitt 12 der flexiblen Leiterplatte 7 an, wobei über eine Kontaktierung 23 eine elektrische Verbindung zwischen der Steckereinheit 22 und Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte 7 hergestellt ist. Die elektrische Steckereinheit 22 ist mit einem komplementären Gegenstück verbindbar, so dass eine Stromversorgung der elektrischen Ansteuereinheit bzw. der LED-Elemente 10 mit einer Bordspannungsquelle gewährleistet ist. Alternativ können anstatt der elektrischen Steckereinheit 22 auch zwei Lötpads vorgesehen sein, an die eine Leitungsgruppe angelötet ist. Hierdurch kann eine Platz sparendere Bereitstellung der Stromversorgung gewährleistet sein.
  • Aus 2 ist ersichtlich, dass die Dimension des starren Versteifungselementes 2 größer ist als die Dimension der flexiblen Leiterplatte 7. Alternativ kann die Dimension des starren Versteifungselementes 2 auch gleich groß zu der Dimension der flexiblen Leiterplatte 7 sein. Das starre Versteifungselement 2 weist an zwei Stellen Befesti gungsöffnungen 14 auf zur Befestigung des starren Versteifungselementes 2 an einem Kühlkörper 15, der – wie das starre Versteifungselement 2 – aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist. Der würfelförmige bzw. polygonartige Kühlkörper 15 ist an einer Unterseite 16 des starren Versteifungselement 2 im Bereich des ersten Schenkels 3 derselben befestigt.
  • Wie insbesondere aus 5 ersichtlich ist, weist die flexible Leiterplatte 7 im ersten Abschnitt 11 eine Aussparung 17 auf, so dass der LED-Träger 9 mit einer flachen Unterseite direkt an der Oberseite 8 des starren Versteifungselementes 2 anliegen kann. Vorzugsweise erstreckt sich der plattenförmige LED-Träger 9 bereichsweise in der Aussparung 17. Auf einer der flächigen Unterseite abgewandten flächigen Oberseite 18 des LED-Trägers 9 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei LED-Elemente 10 bzw. LED-Chips angeordnet. Die LED-Chips 10 können als Hochleistungs-LEDs ausgebildet sein.
  • An gegenüberliegenden Stirnseiten weist der LED-Träger 9 einen elektrischen Anschluss 19 auf, der jeweils über eine Drahtverbindung 20 mit einem korrespondierenden elektrischen Anschluss 21 der flexiblen Leiterplatte 7 elektrisch verbunden ist. Hierdurch ist eine elektrische Anbindung der LED-Elemente 10 an nicht dargestellten Strom führenden Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte 7 gegeben. Eine thermische Anbindung erfolgt direkt an dem starren Versteifungselement 2. Vorteilhaft kann durch die direkte Kontaktierung des LED-Trägers 9 mit dem starren Versteifungselement 2 die thermische Belastung der LED-Einheit 1 verringert werden.
  • Vorzugsweise sind die elektrischen Bauelemente gleichmäßig verteilt auf der flexiblen Leiterplatte 7 angeordnet. Hierdurch kann die thermische Belastung der LED-Einheit 1 weiter verringert werden.
  • Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann die Unterseite des LED-Trägers 9 auch direkt mit einer Oberseite des Kühlkörpers 15 verbunden sein. Zu diesem Zweck weist das starre Versteifungselement 2 eine zu der Aussparung 17 der flexiblen Leiterplatte 7 korrespondierende bzw. fluchtende Aussparung auf. Diese Va riante der Erfindung kommt in Betracht, wenn es sich bei dem starren Versteifungselement 2 aus einem im Vergleich zu Aluminium schwächer Wärme leitenden Material handelt.
  • Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung kann der LED-Träger 9 als ein LED-Gehäuse bzw. eine Gehäuse eines LED-Chips ausgebildet sein.
  • Zur Herstellung der LED-Einheit 1 wird ein starres Versteifungselement 2 mit der Lochung 6 zugeschnitten. Nachfolgend wird die flexible Leiterplatte 7, die bereits mit der Aussparung 17 versehen ist, auf die Oberseite des starren Versteifungselementes 2 laminiert. Dann wird der LED-Träger 9 zusammen mit den LED-Elementen 10 auf die Oberseite des starren Versteifungselementes 2 im Bereich der Aussparung 17 geklebt. Nachfolgend erfolgt die Kontaktierung des LED-Trägers 9 mit dem elektrischen Anschluss 21 der flexiblen Leiterplatte 7.
    • 1
    LED-Einheit
    2
    starres Versteifungselement
    3
    erster Schenkel
    4
    zweiter Schenkel
    5
    Knickachse
    6
    Lochung
    7
    flexible Leiterplatte
    8
    Oberseite des starren Versteifungselementes
    9
    LED-Träger
    10
    LED-Element
    11
    erster Abschnitt
    12
    zweiter Abschnitt
    13
    Knickbereich
    14
    Befestigungsöffnung
    15
    Kühlkörper
    16
    Unterseite
    17
    Aussparung
    18
    Oberseite des LED-Trägers
    19
    elektrischer Anschluss
    20
    Drahtverbindung
    21
    elektrischer Anschluss
    22
    Steckereinheit
    23
    Kontaktierung
    B1
    Breite
    B2
    Breite
    α
    Knickwinkel
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 19909399 C1 [0002]

Claims (11)

  1. Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer mindestens ein LED-Element aufweisenden LED-Einheit enthaltend eine flexible Leiterplatte zur Aufnahme von elektrischen Bauelementen und ein mit der flexiblen Leiterplatte verbundenes starres Versteifungselement, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (7) eine Aussparung (17) aufweist, derart, dass das mindestens eine LED-Element (10) und/oder ein das LED-Element (10) tragender LED-Träger (9) im Bereich der Aussparung (17) unter direkter Anlage an dem starren Versteifungselement (2) oder an einem Kühlkörper (15) angeordnet ist, und dass das LED-Element (10) elektrisch leitend mit einem elektrischen Anschluss (21) der flexiblen Leiterplatte (7) verbunden ist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Element (10) und/oder der LED-Träger (9) im Bereich der Aussparung (17) der flexiblen Leiterplatte (7) angeordnet ist und dass der LED-Träger (9) einen elektrischen Anschluss (19) aufweist, der elektrisch leitend mit dem elektrischen Anschluss (21) der flexiblen Leiterplatte (7) verbunden ist.
  3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss (19) des LED-Trägers (9) über eine Drahtverbindung (20) mit dem elektrischen Anschluss (21) der flexiblen Leiterplatte (7) verbunden ist.
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der LED-Träger (9) mit einer Unterseite desselben flächig an einer Oberseite (8) des starren Versteifungselementes (2) oder flächig an einer Oberseite eines fest mit dem starren Versteifungselement (2) verbundenen Kühlkörpers (15) anliegt.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (7) auf der Oberseite (8) des starren Versteifungselementes (2) montiert ist, wobei die Dimension des starren Versteifungselementes (2) größer oder gleich zu der Dimension der flexiblen Leiterplatte (7) ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das starre Versteifungselement (2) in einem Knickbereich (13) derselben eine Lochung (6) aufweist, derart, dass in einem geknickten Zustand der flexiblen Leiterplatte (7) Strom führende Leiterbahnen der in diesem Bereich gebogenen flexiblen Leiterplatte (7) sich innerhalb der Lochung (6) befinden.
  7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Bauelemente auf der flexiblen Leiterplatte (7) verteilt angeordnet sind.
  8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Bauelemente der flexiblen Leiterplatte (7) eine elektrische Ansteuereinheit bilden und dass als elektrisches Bauelement ein Temperatursensor vorgesehen ist zur Temperaturüberwachung der LED-Einheit (1).
  9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum einen der LED-Träger (9) im Bereich eines ersten Schenkels (3) des starren Versteifungelementes (2) und zum anderen eine über die Strom führenden Leiterbahnen der flexiblen Leiterplatte (7) mit dem LED-Träger (9) elektrisch verbundene Steckereinheit (22) im Bereich eines zweiten Schenkels (4) des starren Versteifungselementes (2) angeordnet sind, wobei der erste Schenkel (3) und der zweite Schenkel (4) im geknickten Zustand der LED-Einheit (1) einen Knickwinkel (α) einschließen.
  10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das starre Verteifungselement (2) und/oder der Kühlkörper (15) aus einem Aluminiummaterial bestehen.
  11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die flexible Leiterplatte (7) aus einem Kunststoffmaterial besteht.
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