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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul für eine Beleuchtungseinrichtung
eines Kraftfahrzeugs. Das LED-Modul umfasst:
- – mindestens
eine LED zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere
von für das menschliche Auge sichtbarem Licht,
- – ein Trägerelement, auf dem die mindestens
eine LED angeordnet ist,
- – ein Kontaktelement, mit dem die mindestens eine LED
kontaktiert ist und über das die mindestens eine LED von
außerhalb des LED-Moduls kontaktierbar ist, und
- – einen Kühlkörper, mit dem die mindestens
eine LED entweder unmittelbar oder mittelbar über das Trägerelement
zur Wärmeableitung in Kontakt steht.
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Derartige
LED-Module sind in unterschiedlichen Ausführungsformen
aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt bspw. die
DE 10 2005 049 685 A1 ein
LED-Modul der genannten Art. Die bekannten LED-Module sind üblicherweise für
den Einsatz in ganz bestimmten Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen.
So ist es bisher üblich, für verschiedene Beleuchtungseinrichtungen
jeweils eigens entwickelte und hergestellte LED-Module zu verwenden.
Das macht aufgrund der geringen Stückzahlen und der aufwendigen
Entwicklung der verschiedenen LED-Module deren Einsatz relativ teuer.
Zudem ist die Entwicklungszeit relativ lang. Es besteht somit Bedarf
an einem standardisierten LED-Modul, das für mehrere verschiedene
Beleuchtungseinrichtungen (z. B. Beleuchtungseinrichtungen von verschiedenen Fahrzeugherstellern,
verschiedene Typen von Beleuchtungseinrichtungen) eingesetzt werden
kann. Dazu wäre ein modularer Aufbau der Beleuchtungseinrichtung,
insbesondere des LED-Moduls und der übrigen Komponenten
der Beleuchtungseinrichtung (z. B. Primäroptik, Sekundäroptik,
Blendenanordnung, etc.) wünschenswert.
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Die
Verwendung eines standardisierten LED-Moduls setzt außerdem
voraus, dass in dem LED-Modul Vorkehrungen zur Berücksichtigung
von sich ändernden Eigenschaften der LEDs, insbesondere
des steigenden Lichtstroms, getroffen werden. Das standardisierte
LED-Modul soll ohne, dass größere Änderungen
erforderlich wären, an sich ändernde Eigenschaften
der LEDs angepasst werden können.
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Der
Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig einsetzbares,
austauschbares LED-Lichtquellenmodul zur Verfügung zu stellen,
das auch bei sich zukünftig änderndem Lichtstrom
der LEDs ohne große Änderungen in verschiedenen
Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von dem LED-Modul
der eingangs genannte Art vorgeschlagen, dass der Kühlkörper
einen einseitig offenen Aufnahmebereich aufweist, in dem das Trägerelement,
das Kontaktelement und die mindestens eine LED angeordnet sind und
der zum Einsetzen in eine in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
ausgebildete Öffnung ausgebildet ist, und dass der Kühlkörper
Befestigungsmittel zum Befestigen des Kühlkörpers
an dem Gehäuse aufweist, wenn der Aufnahmebereich in der
Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt
ist.
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Es
wurde erkannt, dass eine Grundvoraussetzung für ein standardisiertes
LED-Modul eine einfache und flexible Einbindung des LED-Moduls in
die Beleuchtungseinrichtung ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
realisiert, dass der Kühlkörper selbst einen Aufnahmebereich
aufweist, in dem die wesentlichen Bauteile des LED-Moduls angeordnet
sind. Dieser Aufnahmebereich wird von außen in eine entsprechende Öffnung
im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eingeführt,
so dass sich der offene Teil des Aufnahmebereichs zum Gehäuseinnenraum
gerichtet ist. Dann wird der Kühlkörper am Gehäuse
befestigt, so dass der Aufnahmebereich in der Öffnung gesichert
ist. Über den sich nach innen in den Gehäuseinnenraum öffnenden
Teil des Aufnahmebereichs kann das Kontaktelement kontaktiert und
mit einer Energiequelle, d. h. zumindest mittelbar mit dem Kraftfahrzeugbordnetz,
verbunden werden. Der Kühlkörper ist größtenteils,
d. h. bis auf den in der Gehäuseöffnung angeordneten
Aufnahmebereich, außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung
angeordnet und kann dort von dem Fahrtwind oder auf andere Weise,
bspw. durch eine aktive Kühlung mittels Lüfter,
gekühlt werden.
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Durch
die vorliegende Erfindung ist ein vielseitiger Einsatz des LED-Moduls
in verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen möglich. Zur
Verwendung des LED-Moduls in einer Beleuchtungseinrichtung muss
lediglich im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eine Öffnung
zur Aufnahme des Aufnahmebereichs des Kühlkörpers
des LED-Moduls vorgesehen werden. Zudem sollten im Inneren des Gehäuses
geeignete Anschlussvorrichtungen zur Kontaktierung des Kontaktelements
vorhanden sein, bspw. in Form von einem Stecker, der mit dem Kontaktelement
kontaktierend in Eingriff treten kann, und einer elektrischen Leitung,
die den Stecker mit einem innerhalb oder außerhalb der
Beleuchtungseinrichtung angeordneten Steuergerät für
das LED-Modul verbindet. Besonders vorteilhaft wäre es,
wenn das Steuergerät für das LED-Modul integraler
Bestandteil des LED-Moduls, d. h. ebenfalls in dem Aufnahmebereich
des Kühlkörpers angeordnet, wäre. In
diesem Fall müsste über das Kontaktelement lediglich
noch eine Energiequelle (z. B. 12 V) an das Kontaktelement angeschlossen
werden.
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Das
erfindungsgemäße Lichtmodul kann eine beliebige
Anzahl an LEDs umfassen. Bei der Verwendung mehrerer LEDs können
diese beliebig angeordnet und gruppiert werden. Die Anordnung kann
gemäß einer Fläche erfolgen, in die das
ausgesandte Licht eingekoppelt werden soll (z. B. Einkoppelfläche
eines Lichtleiters, einer Vorsatzlinse o. ä.). Des weiteren
ist es denkbar, bei der Einkopplung des ausgesandten Lichts in einen
Reflektor die LEDs so anzuordnen, dass die durch den Reflektor vergrößerten
Abbilder der LEDs in der Lichtverteilung alleine bereits weitgehend
eine gewünschte Lichtverteilung erzielen. Vorzugsweise
sind die LEDs zur Erzeugung einer breiten und/oder abgeblendeten
Lichtverteilung (z. B. Abblendlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, etc.)
in einer Linie nebeneinander angeordnet. Zur Erzeugung einer Lichtverteilung,
bei der mehr Licht in einen Bereich oberhalb einer Helldunkelgrenze,
also in einen auf der Fahrbahn weiter entfernten Bereich, reflektiert
wird, käme eine rechteckige oder quadratische Anordnung
der LEDs mit mehreren LED-Reihen übereinander in Betracht.
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Die
Befestigungsmittel am Kühlkörper können
als Schraublöcher ausgebildet sein, so dass der Kühlkörper
und damit das gesamte LED-Modul mittels Schrauben an dem Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung befestigt werden kann. Dazu müssen
am Gehäuse keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden,
wenn die Schrauben selbstschneidend ausgebildet sind. Selbstverständlich
ist eine Befestigung des Kühlkörpers am Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung auf beliebig andere Arten denkbar, die
hier jedoch nicht explizit erwähnt werden.
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Ein
nicht zu einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung passendes LED-Modul
(z. B. falsche Farbe, falsche Spannung oder falscher Lichtstrom
des Lichts) kann zu einer Beschädigung des LED-Moduls bzw.
der Beleuchtungseinrichtung oder sogar zu einer Verletzung von in
der Nähe befindlichen Personen führen. Um dies
zu vermeiden, können zwischen dem LED-Modul und dem Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Codierung wirksam sein. Diese
Codierung kann bspw. dadurch gebildet werden, dass die Befestigungsmittel
(z. B. Schraublöcher) zur Befestigung des LED-Moduls am
Gehäuse in bestimmter Weise ausgestaltet (als Clip, Rastmittel,
Spannmittel, Schraube, Niet, o. ä.) und/oder an bestimmten
Stellen ausgebildet sein können. Ebenso wäre es
möglich, eine Codierung mittels der Position der LEDs auf
dem Trägerelement (oder Platine) zu realisieren, indem
abhängig von Farbe, Spannung, Lichtstrom oder Anzahl der
verwendeten LEDs oder der Art von optischen Elementen, in die das
von den LEDs ausgesandte Licht eingekoppelt wird, die LEDs an einer
bestimmten definierten Position auf dem Trägerelement angeordnet
sind. Wenn das falsche LED-Modul in einer Beleuchtungseinrichtung
eingesetzt wird, sind die LEDs falsch auf dem Trägerelement
positioniert und die das ausgesandte Licht wird nicht oder nicht
im gewünschten Maße in das entsprechende optische
Element der Beleuchtungseinrichtung eingekoppelt, weil bspw. die
LEDs nicht genau gegenüber einer Einkoppelfläche
eines Lichtleiters angeordnet sind.
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Der
Aufnahmebereich kann entweder als eine im Kühlkörper
ausgebildet Vertiefung sein, die in der Draufsicht nach unten und
zu allen Seiten hin durch den Kühlkörper begrenzt
ist. Der Aufnahmebereich kann aber auch durch eine auf einer Seite
des Kühlkörpers ausgebildete Wandung ausgebildet sein,
so dass der Aufnahmebereich in der Draufsicht nach unten durch die
Seite des Kühlkörpers und zu allen Seiten hin
durch die Wandung begrenzt ist. Die Wandung kann integraler Bestandteil
des Kühlkörpers sein und aus dem gleichen Material
wie der Kühlkörper bestehen. Vorzugsweise wird
die Wandung zusammen mit dem Kühlkörper in einem
Druckgussverfahren aus Aluminium oder einem anderen Metall hergestellt.
Das Trägerelement kann ebenfalls integraler Bestandteil
des Kühlkörpers sein, so dass die darauf angeordneten
LEDs besonders gut wärmeleitend mit dem Kühlkörper
in Verbindung stehen.
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Der
Kühlkörper des erfindungsgemäßen LED-Moduls
erfüllt gleichzeitig auch die Aufgabe einer Dichtungskappe
zum Verschließen der in dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
ausgebildeten Öffnung. Das gesamte LED-Modul ist an der
Beleuchtungseinrichtung austauschbar und der Kühlkörper
möglichst dicht an der Außenseite des Gehäuses
angeordnet. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein defektes LED-Modul
problemlos und schnell gegen ein neues ausgetauscht werden kann, ohne
dass dazu zeitaufwendige und komplizierte Arbeiten im Innenraum
des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung ausgeführt
werden müssten. Es muss lediglich die Befestigung des Kühlkörpers
am Gehäuse und die elektrische Steckverbindung am Kontaktelement
gelöst und das LED-Modul nach außen entfernt werden.
Der Zugriff auf die Steckverbindung im Gehäuseinnenraum
kann bspw. über eine Serviceöffnung des Gehäuses
erfolgen. Das neue LED-Modul wird in umgekehrter Reihenfolge eingesetzt.
Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Austausch der kompletten
Beleuchtungseinrichtung nur weil ein LED-Modul defekt ist nicht
mehr erforderlich. Das hat Vorteile hinsichtlich Müllvermeidung
und Umweltschutz, reduziert die Kosten für die Instandsetzung
einer Beleuchtungseinrichtung mit defektem LED-Modul.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
der Aufnahmebereich des Kühlkörpers und die Öffnung
kreisförmig ausgebildet sind. Das hat den Vorteil, dass
das LED-Modul in einer beliebigen Drehposition am Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und befestigt werden kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass die äußeren Abmessungen und die Form des
Aufnahmebereichs den Abmessungen und der Form der Gehäuseöffnung
der Beleuchtungseinrichtung entsprechen. Auf diese Weise kann sichergestellt
werden, dass der Aufnahmebereich genau in die Öffnung im
Gehäuse passt und der Übergang zwischen Gehäuse
und Aufnahmebereich möglichst dicht ist.
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Die
Abdichtung zwischen Kühlkörper und dem Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung kann noch dadurch verbessert werden,
dass an dem Kühlkörper ein Dichtelement angeordnet
ist, welches bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem
Aufnahmebereich eine Abdichtung zwischen dem Kühlkörper
und dem Gehäuse bewirkt. Das Dichtelement besteht vorzugsweise
aus einem flexiblen, elastisch nachgiebigen Material, wie bspw.
Gummi oder Kunststoff. Vorzugweise hat das Dichtelement eine Kreisringform
und einen runden, ovalen oder eckigen Querschnitt.
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Besonders
bevorzugt ist, wenn das Dichtelement an der Außenseite
des Aufnahmebereichs angeordnet ist und bei in die Gehäuseöffnung
der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich eine Abdichtung
zwischen der Außenseite des Aufnahmebereichs und dem die
Gehäuseöffnung umgebenden Bereich des Gehäuses
bzw. dem Innenumfang der Öffnung bewirkt. In diesem Fall
wirkt das Dichtelement genau im Übergang zwischen Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung und dem Kühlkörper.
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Die
LEDs des LED-Moduls erzeugen elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise
Licht, das aus der Oberseite der LEDs, die vorzugsweise parallel zur
Haupterstreckungsebene des Trägerelements verläuft,
ohne besondere Charakteristik austritt. Zur Erzeugung einer gewünschten
Abstrahlcharakteristik des Lichts werden im Strahlengang des von
den LEDs ausgesandten Lichts optische Elemente angeordnet. Diese
können bspw. einen ringförmigen Lichtwellenleiter
aufweisen. Dieser kann entlang des äußeren Rands
eines Reflektors eines Reflexionsmoduls oder entlang des äußeren
Rands einer Projektionslinse eines Projektionsmoduls verlaufen und bspw.
Tagfahrlicht, Positions- oder Standlicht erzeugen. Das Reflexionsmoduls bzw.
das Projektionsmodul ist ebenfalls in dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
angeordnet. Es ist denkbar, darüber hinaus noch weitere
Reflexions- und/oder Projektionsmodule in dem Gehäuse anzuordnen.
Das Projektions- bzw. Reflexionsmodul kann zur Erzeugung einer Abblendlicht-,
Fernlicht-, Nebellicht- oder einer anderen Fahrtlichtverteilung
dienen. Die optischen Elemente können auch einen Reflektor,
insbesondere in Form eines Halbschalenreflektors, oder eine Linse, insbesondere
eine Projektionslinse, umfassen. Es ist auch denkbar, dass die optischen
Elemente eine Vorsatzlinse aufweisen, die aus einem transparenten
totalreflektierenden Material besteht, in das von den LEDs ausgesandtes
Licht auf einer Lichteintrittsseite eingekoppelt, im Inneren durch
Totalreflexion gebündelt und dann über eine Lichtaustrittseite,
die der Eintrittsseite abgewandt ist, mit einer gewünschten
Charakteristik ausgekoppelt wird.
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Schließlich
ist es auch denkbar, dass die optischen Elemente einen Lichtleiter
aufweisen, in den auf einer Lichteintrittsseite von den LEDs ausgesandtes
Licht eingekoppelt, im Inneren durch Totalreflexion weiter geleitet
und dann über eine Lichtaustrittseite, die der Eintrittsseite
vorzugsweise gegenüberliegt, ausgekoppelt wird. Die Lichtaustrittsseite kann
dabei im Brennpunkt eines weiteren optischen Elements (z. B. einer
Linse oder eines Reflektors) liegen, das dem aus dem Lichtleiter
ausgekoppelten Licht dann die gewünschte Charakteristik
gibt. Diese Ausführungsform ist vor allem dann vorteilhaft,
wenn die LEDs des in das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
eingesetzten LED-Moduls nicht weit genug im Gehäuseinneren
angeordnet sind. Die Tiefe, mit der LEDs in das Gehäuse
eingeführt werden können ist dadurch begrenzt,
dass der Kühlkörper des LED-Moduls an der Außenseite
des Gehäuses aufliegt. Falls die LEDs außerhalb
des Brennpunkts der weiteren optischen Elemente im Inneren des Gehäuses
liegen, kann das von den LEDs ausgesandte Licht durch den Lichtleiter
in den Brennpunktbereich der weiteren optischen Elemente geleitet
werden.
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Vorteilhafterweise
weist der Aufnahmebereich Mittel zur Aufnahme zumindest eines Teils
mindestens eines optischen Elements auf. Der Aufnahmebereich umfasst
außerdem vorteilhafterweise Mittel zur exakten Positionierung
des mindestens einen optischen Elements relativ zu der mindestens
einen LED. Vorzugsweise sind die Aufnahmemittel zur Befestigung
und die Positionierungsmittel zur Positionierung des mindestens
einen optischen Elements als ein- und dieselben Mittel in dem Aufnahmebereich
ausgebildet.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmemittel als im Inneren des Aufnahmebereichs
vorgesehene Vertiefungen ausgebildet sind. Das Trägerelement
ist etwa in der Mitte des Aufnahmebereichs angeordnet. Vorzugsweise
erstreckt sich das Trägerelement von einer seitlichen Begrenzungswand
des Aufnahmebereichs radial nach Innen in den Aufnahmebereich bis
dicht an die gegenüberliegende Begrenzungswand des Aufnahmebereichs.
Rechts und links des Trägerelements können sich
die Vertiefungen zur Aufnahme zumindest eines Teils des optischen
Elements bis hin zu den seitlichen Begrenzungswänden des
Aufnahmebereichs erstrecken. In diese Vertiefungen seitlich des
Trägerelements können Teile des optischen Elements
angeordnet werden. Dabei wird das Trägerelement von den
Teilen des optischen Elements umgriffen und dient zur Stabilisierung
der Halterung und Befestigung des optischen Elements am Kühlkörper.
Dies insbesondere dann, wenn das Trägerelement als ein
integraler Bestandteil des Kühlkörpers ausgebildet
ist.
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Vorzugsweise
entsprechen die Abmessungen und die Formen der von den Vertiefungen
aufgenommenen Teile des mindestens einen optischen Elements den
Abmessungen und den Formen der Vertiefungen. Dadurch kann eine besonders
positionsgenaue Anordnung des optischen Elements an dem LED-Modul
erreicht werden, insbesondere in Draufsicht auf die offene Seite
des Aufnahmebereichs in seitlicher Richtung, das heißt
nach oben, unten, links und rechts (sog. xy-Richtung). Außerdem kann
auf diese Weise eine Befestigung des optischen Elements an dem LED-Modul
erzielt werden.
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Zur
genauen Positionierung des optischen Elements relativ zu den LEDs
auch in z-Richtung (in Richtung einer Draufsicht auf die offene
Seite des Aufnahmebereichs) wird vorgeschlagen, dass die Länge
der von den Vertiefungen aufgenommenen Teile des mindestens einen
optischen Elements derart an die Tiefe der Vertiefungen angepasst
sind, dass bei in die Vertiefungen eingesetzten Teilen des mindestens
einen optischen Elements das mindestens einen optische Element in
einem definierten Abstand zu der mindestens einen LED positioniert
ist.
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Um
eine besonders sichere Befestigung des optischen Elements an dem
LED-Modul zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass bei
in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung
eingesetztem Aufnahmebereich und bei an dem Gehäuse befestigtem
Kühlkörper zumindest ein Teil des mindestens einen
optischen Elements zwischen dem Kühlkörper und
dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eingespannt ist.
Zur Montage der Beleuchtungseinrichtung wird zunächst das
optische Element im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
angeordnet, wobei der Teil des optischen Elements, der von dem Aufnahmebereich
aufgenommen werden soll, von von innen in die Gehäuseöffnung
eingeführt wird. Der in die Öffnung des Gehäuses
eingeführte Teil des optischen Elements wird dann am Gehäuse
befestigt, bspw. bajonettiert. Dann wird das LED-Modul mit dem Aufnahmebereich
ebenfalls von außen in die Gehäuseöffnung
eingesetzt. Dabei wird gleichzeitig der entsprechende Teil des optischen
Elements von den Vertiefungen des Aufnahmebereichs aufgenommen.
Durch Befestigen des Kühlkörpers am Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung ist das LED-Modul sicher am Gehäuse
befestigt und der entsprechende Teil des optischen Elements zwischen
LED-Modul und Gehäuse eingespannt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform wird des weiteren vorgeschlagen,
dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung
der mindestens einen LED aufweist, wobei die Schaltung einen Kodierwiderstand
aufweist, anhand von dessen Widerstandswert eine Steuereinrichtung
des LED-Moduls einen von der mindestens einen LED ausgesandten Lichtstrom
einstellt. Die Steuereinrichtung kann Teil eines innerhalb oder
außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordneten
Steuergeräts sein. Es ist sogar denkbar, dass die Steuereinrichtung
integraler Bestandteil des LED-Moduls ist. Der Kodierwiderstand
wird im Rahmen der Fertigung des LED-Moduls eingesetzt. Die Wahl
des Widerstandswerts des Kodierwiderstands erfolgt in Abhängigkeit
von dem Lichtstrom der für das LED-Modul verwendeten LEDs.
Bei LEDs werden vom Lieferanten der LEDs bestimmte Chargen (sog.
Bins) von LEDs gekauft, die eine weitgehend einheitliche Spannung,
einen weitgehend einheitlichen Lichtstrom oder eine weitgehend einheitliche
Lichtfarbe aufweisen.
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Üblicherweise
werden für Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen
LED-Bins mit einheitlichen Farben gekauft. Das bedeutet jedoch,
dass die Spannung und der Lichtstrom der LEDs weniger wichtig ist
und deshalb einer gewissen Streuung unterworfen ist. Diese Streuung
gilt es, mit dem Kodierwiderstand und der Steuerelektronik zu vermindern. Die
elektrischen Komponenten des LED-Moduls werden auf die LEDs mit
dem geringsten Lichtstrom ausgelegt. Damit das LED-Modul bei Verwendung
von LEDs mit einem höheren Lichtstrom nicht Licht mit einem
höheren Lichtstrom aussendet, sondern nach wie vor mit
dem vorgegebenen Lichtstrom aussendet, muss die Energieversorgung
an die LEDs mit höherem Lichtstrom angepasst werden. Dies
kann bspw. dadurch erreicht werden, dass der elektrische Strom zur
Versorgung der LEDs bei LEDs mit höherem Lichtstrom verringert
wird. Dies erfolgt durch die Steuereinrichtung, die den Widerstandswert
des Kodierwiderstands einliest und den Strom entsprechend anpasst.
Eine dem Kodierwiderstand entsprechende Stromkurve ist in der Steuereinrichtung
abgelegt.
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Des
weitren wird vorgeschlagen, dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung
zur Energieversorgung der mindestens einen LED aufweist, wobei die
Schaltung eine ESD(Electrostatic Discharge)-Schutzdiode zum Schutz
der mindestens einen LED vor Überspannung aufweist. Zu
einer Überspannung kann es kommen, wenn das LED-Modul mit
einem elektrostatisch aufgeladenem Gegentand, bspw. der Hand eines
nicht geerdeten Monteurs, berührt wird. Eine solche Überspannung
kann zu einer Zerstörung der LEDs führen, was
durch den Einsatz der ESD-Schutzdiode verhindert wird.
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Auch
der Betrieb der LEDs bei zu hohen Temperaturen kann zu deren Beschädigung
oder Zerstörung führen. Ab etwa 150°C Betriebstemperatur
werden LEDs nachhaltig beschädigt. Die hohen Temperaturen
in der Umgebung von LEDs sind in erster Linie auf den Betrieb der
LEDs und die damit verbundene Abwärme zurückzuführen.
Um eine Beschädigung der LEDs infolge zu hoher Temperaturen zu
vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung
zur Energieversorgung der mindestens einen LED aufweist, wobei die
Schaltung einen NTC(Negative Temperature Coefficient)-Widerstand
zum Schutz der mindestens einen LED vor zu hohen Temperaturen aufweist.
Der NTC-Widerstand dient zum Erfassen der Temperatur im Bereich
der LEDs. Deshalb muss der NTC-Widerstand möglichst dicht
an den LEDs angeordnet sein. Vorzugsweise ist der NTC-Widerstand
ebenso wie die LEDs auf dem Trägerelement angeordnet. Durch
eine Ausgestaltung des Trägerelements mit besonders gut
wärmeleitendem Material (z. B. Metall, insbesondere Kupfer
oder Aluminium) wird erreicht, dass die am NTC-Widerstand gemessene
Umgebungstemperatur weitgehend der Betriebstemperatur der LEDs entspricht.
Die von dem NTC-Widerstand gemessene Temperatur wird der Steuereinrichtung
zugeführt, die bei zu hohen Temperaturen den durch die
LEDs fließenden Strom verringert. So können die
LEDs bspw. bis zu einer Temperatur von etwa 50°C mit dem
vollen Strom beaufschlagt werden. Bei höheren Temperaturen
wird der Strom langsam reduziert. Ab einer Temperatur von etwa 120°C
bis 130°C werden die LEDs deaktiviert. Bei mehreren LEDs
ist es denkbar, die LEDs nicht zeitgleich, sondern sukzessive auszuschalten,
falls die Temperatur weiter steigt.
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Es
ist denkbar, dass die gesamte Energieversorgungsschaltung auf dem
Trägerelement angeordnet ist. Wenn dessen Abmessungen für
die Anordnung der gesamten Energieversorgungsschaltung mit den entsprechenden
elektrischen Bauelemente nicht ausreicht, kann die Schaltung auch
auf das Trägerelement und eine separate Platine aufgeteilt
werden. Dabei ist vorteilhaft, wenn ein Großteil der Energieversorgungsschaltung
auf der Platine und ein kleiner Teil der Schaltung auf dem Trägerelement
ausgebildet ist. Auf dem Trägerelement sollten insbesondere
die ESD-Schutzdiode und der NTC-Widerstand angeordnet sein, da deren
Nähe zu den auf dem Trägerelement angeordneten
LEDs wichtig ist. Der Kodierwiderstand kann dagegen auf der Platine
angeordnet sein. Die Platine ist in einer Draufsicht auf die offene
Seite des Aufnahmebereichs des Kühlkörpers vorzugsweise
unterhalb des Trägerelements, vorzugsweise am Boden des
Aufnahmebereichs, angeordnet.
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Vorteilhafterweise
ist das Kontaktelement des LED-Moduls, mit dem die mindestens eine
LED kontaktiert ist und über das die mindestens eine LED von
außerhalb des LED-Moduls kontaktierbar ist, auf dem Trägerelement
angeordnet. Dadurch ist das Kontaktelement besonders gut erreichbar,
wodurch der Anschluss des LED-Moduls erleichtert wird.
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Das
erfindungsgemäße LED-Modul weist Vorteilhafterweise
mehrere zu einem LED-Chip zusammengefasste LEDs auf. Alternativ
kann das LED-Modul mehrere LED-Chips mit jeweils mindestens einer
LED aufweisen.
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Das
erfindungsgemäße LED-Modul ist vorzugsweise für
den Einsatz in einer Kraftfahrzeugleuchte vorgesehen. Zum Aussenden
von farbigem Licht können entweder bestimmte LEDs verwendet werden,
die Licht einer bestimmten Farbe aussenden. Alternativ können
auch LEDs verwendet werden, die weißes oder andersfarbiges
Licht aussenden, das dann durch entsprechend eingefärbte
optische Elemente die gewünschte Farbe erhält.
Die für die verschiedenen Leuchten gewünschte
Lichtabstrahlcharakteristik kann ebenfalls durch Verwendung geeigneter
optischer Elemente erzielt werden. Selbstverständlich kann
das LED-Modul jedoch auch für Kraftfahrzeugscheinwerfer
eingesetzt werden. Dabei ist es denkbar, dass mehrere der LED-Module in
einem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung angeordnet
werden, die entweder zusammen eine gewünschte Lichtverteilung
erzeugen (bspw. Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Stadtlicht,
Autobahnlicht, statisches Kurvenlicht, etc.) erzeugen, oder aber
jeweils einzeln eine bestimmte gewünschte Lichtverteilung
erzeugen, so dass der Scheinwerfer verschiedene Lichtverteilungen
erzeugen kann. Es ist auch denkbar, dass jedes der LED-Module zur
Erzeugung einer bestimmten Abstrahlcharakteristik (Ausleuchtung
eines bestimmten Bereichs vor dem Fahrzeug, Erzeugung einer bestimmter
Beleuchtungsstärkeverteilung, Erzeugung Licht einer bestimmten
Farbe oder Wellenlänge, etc.) ausgelegt ist, so dass durch Kombination
der Charakteristiken verschiedener LED-Module beliebige Lichtverteilungen
erzielt werden können.
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Schließlich
wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper von einer
Oberfläche des Kühlkörpers im wesentlichen
senkrecht zur Oberfläche nach außen abstehende
Kühlstifte aufweist. Die Kühlstifte sind auf mindestens
einer Seite, vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten
der Haupterstreckungsfläche des Kühlkörpers,
angeordnet. Kühlstifte haben gegenüber herkömmlichen
Kühlrippen den Vorteil, dass sie von beliebigen Seiten
her mit Kühlluft durchströmt werden können;
es wird stets eine gleichbleibend gute Kühlwirkung erzielt.
Auch dieser Aspekt ist für das standardisierte LED-Modul
von Bedeutung, da je nach gewünschten Einsatz des LED-Moduls
in einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung eine Montage des LED-Moduls
in unterschiedlichen Ausrichtungen erforderlich sein kann. Das wäre
bei einem LED-Modul mit einem Kühlkörper mit herkömmlichen
Kühlrippen nicht möglich, ohne die Kühlwirkung
zu beeinträchtigen. Das erfindungsgemäße LED-Modul
kann dagegen in beliebigen Ausrichtung am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
angeordnet werden, wobei stets eine gleichbleibend gute Kühlung
der LEDs sichergestellt ist. Außerdem weisen die Kühlstifte
eine deutlich größere Oberfläche als
die herkömmlichen Kühlrippen und gleichzeitig ein
geringeres Gewicht auf. Dadurch eignet sich das erfindungsgemäße
Lichtmodul besonders gut für den Einsatz im Bereich von
Kraftfahrzeugen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen:
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1 ein
erfindungsgemäße LED-Modul gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Ansicht von
schräg oben;
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2 das
LED-Modul aus 1 in perspektivischer Ansicht
mit montiertem optischem Element;
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3 einen
schematische Ansicht des LED-Moduls aus 2 in einer
Schnittansicht;
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4 einen
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls
in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht;
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5 einen
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls
in einer dritten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht;
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6 einen
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls
in einer vierten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht; und
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7 einen
schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls
in einer fünften bevorzugten Ausführungsform in
einer Schnittansicht.
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In 1 ist
ein erfindungsgemäßes LED-Modul für eine
Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in seiner Gesamtheit
mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das LED-Modul 1 umfasst
mindestens eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode; LED) 2 zum
Aussenden von elektromagnetischer Strahlung. Das in 1 gezeigte
LED-Modul 1 verfügt über insgesamt drei
nebeneinander angeordnete LED-Chips mit jeweils mindestens einer
LED 2. Selbstverständlich können die
erfindungsgemäßen LED-Module 1 auch über
eine davon abweichende Anzahl und Anordnung von LEDs 2 verfügen.
Die LEDs 2 sind dazu ausgebildet, um für das menschliche
Auge sichtbares Licht auszusenden. Es ist aber auch denkbar, dass
die LEDs 2 zur Aussendung von für das menschliche
Auge unsichtbarer Strahlung, insbesondere zum Aussenden von IR-Strahlung, ausgebildet
sind. LED-Module 1, die IR-Strahlung aussenden, können
als Strahlungsquelle für Nachtsichtscheinwerfer (sog. Night
Vision Systeme) eingesetzt werden.
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Außerdem
umfasst das LED-Modul 1 ein Trägerelement 3,
auf dem die LEDs 2 angeordnet sind. Das Trägerelement 3 kann
neben den LEDs 2 auch weitere Teile (Leitungen und Bauelemente)
einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Betrieb der LEDs 2 tragen.
Die Schaltungsanordnung dient bspw. dazu Spannung und/oder Strom
zur Versorgung der LEDs 2 zu stabilisieren bzw. die Spannung und/oder
den Strom in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen
(z. B. Betriebstemperatur der LEDs 2, Art der verwendeten
LEDs 2, etc.) des LED-Moduls 1 auf bestimmte Werte
einzustellen.
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Das
LED-Modul 1 umfasst außerdem ein Kontaktelement 4 in
Form eines Steckers, mit dem die LEDs 2 kontaktiert sind
und über das die LEDs 2 von außerhalb
des LED-Moduls 1 kontaktiert werden können. Der
Stecker 4 ist auf dem Trägerelement 3 angeordnet.
Insbesondere kann in den Stecker 4 ein entsprechender Stecker
eingesteckt werden, der über eine Leitung mittelbar (z.
B. über eine Steuerelektronik) oder unmittelbar mit einer
Energiequelle (z. B. einer Fahrzeugbatterie) eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs
in Verbindung steht. Die Steuerelektronik kann Teil eines außerhalb
oder innerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung
angeordneten Steuergeräts sein. Es ist sogar denkbar, dass
die Steuerelektronik als Teil des LED-Moduls 1 ausgebildet
und beispielweise auf dem Trägerelement 3 oder einer
anderen Platine realisiert ist. In diesem Fall reicht es aus, wenn
an dem Stecker 4 eine Energiequelle anliegt, Steuersignale
müssen in diesem Fall über den Stecker nicht übertragen
werden.
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Des
weiteren weist das LED-Modul 1 einen Kühlkörper
auf, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet
ist. Die LEDs 2 stehen entweder unmittelbar oder mittelbar über
das Trägerelement 3 mit dem Kühlkörper 5 zur
Wärmeableitung in Kontakt. Der Kühlkörper 5 ist vorzugsweise
aus Aluminium oder einem anderen Metall gefertigt. Er kann bspw.
durch ein Metalldruckgussverfahren hergestellt werden. Er umfasst
eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte 5a mit abgerundeten
Ecken. An seiner Oberseite und seiner Unterseite weist der Kühlkörper 5 Flächenvergrößerungselemente
in Form von Kühlstiften 6 auf. Diese haben gegenüber herkömmlichen
Kühlrippen den Vorteil, dass sie mit Kühlluft
aus beliebigen Richtungen (im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene
der Grundplatte 5a des Kühlkörpers 5)
durchströmt werden können, wobei stets eine optimaler
Wärmeabtransport gewährleistet ist. Das ist bei
Kühlrippen anders, da sie zur Erlangung eines optimalen
Wärmeabtransports parallel zur Haupterstreckungsrichtung
der Kühlrippen mit Kühlluft durchströmt
werden müssen. Dennoch ist es denkbar, das der Kühlkörper 5 des LED-Moduls 1 statt
der Kühlstifte 6 zumindest teilweise herkömmliche
Kühlrippen aufweist.
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Um
ein vielseitig einsetzbares, austauschbares LED-Lichtquellenmodul 1 zu
schaffen, das auch bei sich zukünftig änderndem
Lichtstrom der LEDs 2 ohne große Änderungen
in verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden kann,
schlägt die Erfindung ein LED-Modul 1 vor, dessen
Kühlkörper 5 einen einseitig offenen
Aufnahmebereich 7 aufweist. Der Aufnahmebereich 7 ist
seitlich durch eine Wandung 8 begrenzt, die vorzugsweise
einteilig mit dem Kühlkörper 5 ausgebildet
ist, d. h. sie besteht auch aus Aluminium oder einem anderen Metall.
Der Boden des Aufnahmebereichs 7 wird durch die Grundplatte 5a des
Kühlkörpers 5 gebildet. Nach oben, das
heißt im Wesentlichen aus der Zeichenebene heraus, ist
der Aufnahmebereich 7 offen. Selbstverständlich
ist es auch denkbar, insbesondere bei relativ dick ausgebildeten
Grundplatten 5a des Kühlkörpers 5,
den Aufnahmebereich 7 nicht auf der Grundplatte 5a auszubilden,
sondern ihn in die Platte 5a zu integrieren, d. h. durch
eine Vertiefung in der Grundplatte 5a auszubilden.
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In
dem Aufnahmebereich 7 sind das Trägerelement 3,
das Kontaktelement 4 und die LEDs 2 angeordnet.
Der Aufnahmebereich 7 ist derart ausgebildet, dass er in
eine in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ausgebildete Öffnung
eingesetzt werden kann. Der Kühlkörper 5 weist
Befestigungsmittel 9 zum Befestigen des Kühlkörpers 5 an
dem Gehäuse auf, nachdem der Aufnahmebereich 7 in
die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung
eingesetzt worden ist. Die Befestigungsmittel 9 umfassen in
seitlichen Laschen 5b des Kühlkörpers 5 ausgebildete
Schrauböffnungen, durch die Schrauben geführt und
an dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung festgeschraubt
werden können. Selbstverständlich kann der Kühlkörper 5 auch
auf beliebig andere Weise an dem Gehäuse befestigt werden.
Der Aufnahmebereich 7 des Kühlkörpers 5 und
die Öffnung im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung
sind kreisförmig ausgebildet. Um eine möglichst
dichte Verbindung zwischen LED-Modul 1 und dem Gehäuse
der Beleuchtungseinrichtung zu erzielen, entsprechen die äußeren
Abmessungen und die Form des Aufnahmebereichs 7 den Abmessungen
und der Form der Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung. Um
eine Montage eines falschen LED-Moduls 1 am Gehäuse
einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung zu vermeiden, kann zwischen
LED-Modul 1 und Gehäuse eine Codierung wirken.
Diese kann bspw. für die verschiedenen LED-Module 1 an
bestimmten Stellen ausgebildete Schraublöcher aufweisen. Ebenfalls
denkbar ist eine Codierung mittels der Position der LEDs 2 auf
dem Trägerelement 3, so dass die LEDs 2 eines
falschen LED-Moduls 1 nicht oder nur unzureichend Licht
in eine Einkoppeloptik eines zugeordneten optischen Elements einkoppeln.
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Um
das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses
der Beleuchtungseinrichtung zu verhindern, ist an dem Kühlkörper 5 ein
Dichtelement 10 angeordnet, welches bei in die Gehäuseöffnung
der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich 7 eine
Abdichtung zwischen dem Kühlkörper 5 und
dem Gehäuse bewirkt. Genauer gesagt, ist das Dichtelement 10 an der
Außenseite der Wandungen 8 des Aufnahmebereichs 7 angeordnet.
Bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung
eingesetztem Aufnahmebereich 7 bewirkt es eine Abdichtung
zwischen der Außenseite der Wandung 8 des Aufnahmebereichs 7 und
dem die Gehäuseöffnung umgebenden Bereich des
Gehäuses.
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Das
LED-Modul 1 weist eine Schaltung zur Energieversorgung
der LEDs 2 auf, wobei die Schaltung einen Kodierwiderstand 11 aufweist,
anhand von dessen Widerstandswert eine Steuerelektronik des LED-Moduls 1 einen
von den LEDs ausgesandten Lichtstrom einstellt. Die Schaltung kann
auf dem Trägerelement 3 oder auf einer anderen
Platine des LED-Moduls 1 ausgebildet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist unterhalb des Trägerelements 3, am Boden des
Aufnahmebereichs 7 eine Platine 12 angeordnet,
die Teile der Schaltung zum Betrieb der LEDs 2 umfasst.
Auch der Kodierwiderstand 11 ist auf der Platine 12 angeordnet.
In dem Beispiel aus 1 ist ein Kodierwiderstand mit
einem unendlichen Widerstandswert vorgesehen, d. h. die Leitung
ist im Bereich des Widerstands 11 aufgetrennt. Es ist also
tatsächlich kein Widerstand 11 eingesetzt. Der
Kodierwiderstand wird während der Montage des LED-Moduls 1 in
Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten LEDs 2 ausgewählt und
in die Schaltung eingesetzt. Anhand des Widerstandswerts des Kodierwiderstands 11 kann
die Steuerelektrik die Art der verwendeten LEDs 2 erkennen
und den Strom und/oder die Spannung zum Betrieb der LEDs 2 entsprechend
einstellen (steuern oder regeln).
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Die
Schaltung zum Betrieb der LEDs 2 umfasst außerdem
eine ESD-Schutzdiode 13 zum Schutz der LEDs 2 vor Überspannung.
Außerdem weist die Schaltung einen NTC-Widerstand 14 zum Schutz
der LEDs 2 vor zu hohen Betriebstemperaturen auf. Der mittels
des NTC-Widerstands 14 gemessene Temperaturwert wird an
die Steuerelektrik weitergeleitet, welche bei übermäßig
hohen Temperaturwerten die Anzahl der aktiven LEDs 2 und/oder
den Betriebsstrom aller oder einzelner LEDs 2 verringern kann.
Sowohl die ESD-Schutzdiode 13 als auch der NTC-Widerstand 14 sind
auf dem Trägerelement 3 angeordnet.
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Von
dem Aufnahmebereich 7 kann zumindest ein Teil eines optischen
Elements 15 aufgenommen werden. Das optische Element 15 ist
in dem Ausführungsbeispiel aus 2 bspw.
als ein ringförmiger Lichtwellenleiter ausgebildet. Das
von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird über einen
Lichtleiterstab 16 in den Lichtleitring 15 eingekoppelt.
Der Lichtleitstab 16 ist an dem Lichtleitring 15 vorzugsweise
unlösbar befestigt. In dem Lichtleitring 15 wird das
Licht möglichst gleichmäßig über
den gesamten Umfang des Lichtleitrings 15 verteilt und
in etwa senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Lichtleitrings 15 aus
diesem ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Licht kann bspw. zur Erzeugung
eines Positions-, eines Stand- oder eines Tagfahrlichts dienen. Der
Lichtleitstab 16 ist mit seinem dem Lichtleitring 15 gegenüberliegenden
Ende an einem Element 17 zur mechanischen Anbindung des
optischen Elements 15 vorzugsweise unlösbar befestigt.
Das Anbindungselement 17 ist in einer Vertiefung des Aufnahmebereichs 7 innerhalb
der Wandung 8 aufgenommen. Die Abmessungen und die Form
des von der Vertiefung des Aufnahmebereichs 7 aufgenommenen
Elements 17 des optischen Elements 15 entsprechen
den Abmessungen und der Form der Vertiefung des Aufnahmebereichs.
Die Höhe des von den Vertiefungen des Aufnahmebereichs 7 aufgenommenen
Teils 17 des optischen Elements 15 ist derart
an die Tiefe der Vertiefungen angepasst, dass bei in die Vertiefung
eingesetztem Teil 17 das optische Element in einem definierten
Abstand zu den LEDs 2 positioniert ist. Auf diese Weise
kann das optische Element 15 in dem Aufnahmebereich 7 gehalten
und relativ zu den LEDs 2 in einer definierten Position
positioniert werden.
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In 3 ist
schematisch dargestellt, dass das Element 17 zur Anbindung
des optischen Elements 15 an dem LED-Modul 1 vorzugsweise
bei in die Gehäuseöffnung 18 der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem
Aufnahmebereich 7 und bei an dem Gehäuse 19 befestigtem
Kühlkörper 5 zumindest bereichsweise
zwischen dem Kühlkörper 5 bzw. der Wandung 8 des
Aufnahmebereichs 7, die Teil des Kühlkörpers 5 ist,
und dem Gehäuse 19 der Beleuchtungseinrichtung
eingespannt. Die Befestigung des Kühlkörpers 5 am
Gehäuse 19 ist der besseren Übersichtlichkeit
wegen in 3 nicht dargestellt.
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In 4 ist
eine weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
schematisch dargestellt. Dabei ist das optische Element 15 als
ein Reflektor 15a, genauer gesagt als ein Halbschalenreflektor,
ausgebildet. Auch dieser kann durch geeignete Mittel 17 (in 4 nicht
dargestellt) an das LED-Modul 1 angebunden werden. Die
LEDs 2 sind im Brennpunktbereich des Reflektors 15a angeordnet.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem
das optische Element 15 als eine Vorsatzoptik 15b ausgebildet
ist. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird über
den LEDs 2 zugewandte Einkoppelflächen der Vorsatzoptik 15b in diese
eingekoppelt und dort mindestens einmal totalreflektiert. Dabei
wird das Licht gebündelt und erhält eine gewünschte
Charakteristik. Über eine den LEDs 2 abgewandte
Lichtauskoppelfläche wird das gebündelte Licht
aus der Vorsatzoptik 15b wieder ausgekoppelt.
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In 6 ist
ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
dargestellt, das Ähnlichkeit zu dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel hat. Auch beim dem in 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel umfasst das optische Element 15 einen
Reflektor 15a. Allerdings sind die LEDs 2 nicht
im Brennpunktsbereich des Reflektors 15a angeordnet. Um
das von den LEDs 2 ausgesandte Licht in den Brennpunktsbereich
zu leiten, umfasst das optische Element 15 zusätzlich
ein als stabförmiger Lichtwellenleiter ausgebildetes Lichtleitelement 15c.
Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird in eine den LEDs 2 zugewandte
Lichteinkoppelfläche des Lichtleitelements 15c eingekoppelt
und darin mittels Totalreflexion bis zu einer von den LEDs 2 abgewandten Lichtauskoppelfläche 15d geleitet.
Die Auskoppelfläche 15d befindet sich im Brennpunktsbereich
des Reflektors 15a. An der Lichtauskoppelfläche 15d wird
das Licht aus dem Lichtleitelement 15c ausgekoppelt und
trifft auf den Reflektor 15a. Diese Ausführungsform
ist besonders dann von Vorteil, wenn die LEDs 2 nicht weit
genug in das Innere des Gehäuses 19 eingeführt
werden können, da der außen auf dem Gehäuse 19 aufliegende
Kühlkörper 5 ein weitres Einführen
des LED-Moduls 1 verhindert. Außerdem kann auf
diese Weise das LED-Modul 1 an beliebiger Stelle außen
am Gehäuse 19 der Beleuchtungseinrichtung in einiger
Entfernung zu dem die Charakteristik des Lichts beeinflussenden
optischen Element 15 angeordnet sein. Das von den LEDs 2 ausgesandte
Licht kann problemlos mittels Lichtleiter, bspw. dem Lichtleitelement 15c,
zu dem die Charakteristik des Lichts beeinflussenden optischen Element 15 transportiert
werden.
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In 7 ist
ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt. Dabei umfasst das optische Element 15 eine
im Strahlengang des von den LEDs 2 ausgesandte Lichts angeordnete
Blendenanordnung 15f, die zumindest einen Teil des ausgesandten
Lichts abschattet. Außerdem umfasst das optische Element 15 eine
Projektionslinse 15e. Diese projiziert die an der Blendenanordnung 15f vorbei
gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer gewünschten
Lichtverteilung aus der Beleuchtungseinrichtung heraus, bspw. auf
eine Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug. Dabei bildet die Linse 15e eine
Oberkante der Blendenanordnung 15f als Helldunkelgrenze
der Lichtverteilung ab.
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Die
Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 5 und 7 können
zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion eingesetzt werden. Dabei können die
LED-Module 1 entweder in Leuchteneinheiten oder in Scheinwerfereinheiten
angeordnet werden. In Scheinwerfereinheiten erfüllen sie
dann eine Leuchtenfunktion, bspw. zur Erezeugung eines Stand-, Positions-
oder Blinklichts. Andere Lichtmodule der Scheinwerfereinheit erfüllen
eine Scheinwerferfunktion und erzeugen bspw. Abblend-, Fern-, Nebel-, Stadt-,
Autobahn-, statisches Kurven- oder Tagfahrlicht.
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Die
Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 4, 6 und 7 können
zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion eingesetzt werden. Dazu können
die LED-Module 1 in Scheinwerfereinheiten angeordnet werden.
Dort können sie dann eine Scheinwerferfunktion erzeugen,
bspw. Abblend-, Fern-, Nebel-, Stadt-, Autobahn-, statisches Kurven- oder
Tagfahrlicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005049685
A1 [0002]