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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtquellenanordnung für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, mit mindestens einer Leuchtdiode zum Erzeugen von Licht und mindestens einem Widerstandselement zum Vorgeben von Eigenschaften der Leuchtdiode an ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln der Lichtquellenanordnung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Herstellen eines Schaltungsträgers, auf dem die mindestens eine Leuchtdiode und das Widerstandselement angeordnet sind, und Erfassen oder Ermitteln der Eigenschaften der Leuchtdiode. Die Erfindung betrifft außerdem eine entsprechende Lichtquellenanordnung.
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Es ist allgemein bekannt, einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Lichtquellenanordnung zu versehen, die eine Leiterplatte mit einer darauf angeordneten Leuchtdiode aufweist. Üblicherweise eingesetzte Herstellungsprozesse zum Herstellen der Leuchtdiode führen zu relativ hohen Streuungen von elektrischen und/oder optischen Eigenschaften der Leuchtdiode, insbesondere der Helligkeit der Leuchtdiode. Deshalb werden Leuchtdioden gemäß ihrer Eigenschaften sortiert. Beispielsweise wird der Leuchtdiode eine auch als „Bin” bezeichnete Helligkeitsklasse zugeordnet. Bekannte Lichtquellenanordnungen weisen einen Widerstand auf, dessen Wert entsprechend der Eigenschaften der Leuchtdiode, insbesondere entsprechend deren Helligkeitsklasse vorgegeben ist. Beim Betrieb der bekannten Lichtquellenanordnung erfasst ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln der Lichtquellenanordnung den Wert dieses Widerstands und ermittelt anhand dieses Werts die Eigenschaften der Leuchtdiode, insbesondere deren Helligkeitsklasse, und steuert die Leuchtdiode in Abhängigkeit von dem Wert des Widerstands bzw. von den Eigenschaften der Leuchtdiode an.
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Nachteilig an der bekannten Lichtquellenanordnung ist, dass ihre Leiterplatte in verschiedenen Varianten hergestellt und vorgehalten werden muss. Die Varianten unterscheiden sich in dem Wert des Widerstands. Beispielsweise muss für jede Helligkeitsklasse eine Variante vorgesehen werden. Die entsprechenden Varianten der Leiterplatte werden mit Leuchtdioden der zugehörigen Helligkeitsklasse bestückt. Dies führt zu hohen Fertigungskosten infolge einer komplexen Fertigungslogistik und zu einer Gefahr, dass aufgrund eines Fertigungsfehlers eine bestimmte Leiterplatte mit einer Leuchtdiode der falschen Helligkeitsklasse bestückt wird.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2008 033 176 zeigt eine Lichtquellenanordnung, die einen lasertrimmbaren Widerstand oder ein Widerstandsnetzwerk aufweist, dessen Topologie durch Trennen von Leiterbahnen zum Vorgeben eines Widerstandswerts des Widerstandsnetzwerks veränderbar ist. Verfahren zum Vorgeben des Widerstandswerts, die starkes Laserlicht einsetzen, sind wegen der erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen und wegen des relativ hohen apparativen Aufwands für entsprechende Leistungslaser relativ aufwändig und teuer. Zudem entstehen bei Anwendung dieser laserbasierten Verfahren oftmals giftige Dämpfe, da Trägermaterial der Leiterplatte der Lichtquellenanordnung bei der Bestrahlung mit vom Laser erzeugtem Licht verdampft. Bei mechanischen Verfahren müssen entstehender Staub und/oder entstehende Späne aufgefangen werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtquellenanordnung anzugeben, bei dem ein Widerstandswert des Widerstandselements mit geringem Aufwand in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Leuchtdiode festgelegt werden kann und das dennoch leicht, insbesondere ohne Vorkehrungen zum Abführen von Dämpfen, Staub und/oder Späne, ausführbar ist. Die Aufgabe besteht ferner darin, eine entsprechende Lichtquellenanordnung bereit zu stellen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass das Widerstandselement auf dem Schaltungsträger angeordnet wird, indem mehrere Festwiderstände auf dem Schaltungsträger angeordnet werden, die mittels Leiterbahnen des Schaltungsträgers miteinander zu einem Widerstandsnetzwerk verbunden werden, und dass ein Widerstandswert des bereits auf dem Schaltungsträger angeordneten Widerstandselements durch mechanisches und nichtspanendes Trennen, vorzugsweise Durchtrennen und/oder Abtrennen, mindestens eines Bereichs des Schaltungsträgers in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Leuchtdiode vorgegeben wird. Das Widerstandselement wird vorzugsweise direkt auf dem Schaltungsträger angeordnet, und erst nach dem Anordnen des Widerstandselements auf dem Schaltungsträger wird der Widerstandswert festgelegt. Wird die Lichtquellenanordnung an einem Fertigungsband, das heißt in Fließproduktion, hergestellt, dann kann der Widerstandswert direkt am Fertigungsband, vorzugsweise am Ende des Fertigungsbands festgelegt werden. Es ist auch denkbar, den Widerstandswert erst nach dem Zusammenbau zumindest eines Teils einer Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise eines Kraftfahrzeugscheinwerfers oder einer Kraftfahrzeugleuchte, festzulegen.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird erreicht, dass der bestückte Schaltungsträger nur noch in einer Variante hergestellt und vorgehalten werden muss. Hierdurch werden die Komplexität und die Kosten der Herstellung der Lichtquellenanordnung erheblich verringert. Die Verwendung der mechanischen und nichtspanenden Verfahren verhindert, dass schädliche Dämpfe, Staub oder Späne entstehen. Insgesamt ergibt sich ein einfach und kostengünstig realisierbares Verfahren zum Herstellen der Lichtquellenanordnung.
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Vorzugsweise wird der mindestens eine Bereich des Schaltungsträgers durch Stanzen oder Schneiden durchtrennt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass als der mindestens eine Bereich ein Abschnitt einer Leiterbahn durchtrennt wird.
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Alternativ oder ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass als der mindestens eine Bereich ein Teil des Schaltungsträgers, auf dem mindestens einer der Festwiderstände, vorzugsweise genau ein Festwiderstand, des Widerstandselements angeordnet ist, abgetrennt wird. In anderen Worten wird ein Randbereich dieses Teils des Schaltungsträger durchtrennt. Das heißt der entsprechende Festwiderstand wird mitsamt des Teils des Schaltungsträgers, auf dem er sich befindet, vom Rest des Schaltungsträgers entfernt, vorzugsweise ausgestanzt.
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Hierbei kann vorgesehen werden, dass ein Abschnitt des Schaltungsträgers, der sich an dessen Rand befindet, abgetrennt wird. Bei diesem Abschnitt kann es sich beispielsweise um mindestens eine Lasche am Rand des Schaltungsträgers handeln, auf der sich einer der Festwiderstände befindet und die zum Vorgeben des Widerstandswerts etwa durch Stanzen oder Schneiden abgetrennt werden kann.
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Als weitere Lösung der Aufgabe wird eine Lichtquellenanordnung für eine Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung, mit mindestens einer Leuchtdiode zum Erzeugen von Licht und mindestens einem Widerstandselement zum Vorgeben von Eigenschaften der Leuchtdiode an ein Steuergerät zum Steuern und/oder Regeln der Lichtquellenanordnung vorgeschlagen, wobei die Lichtquellenanordnung einen Schaltungsträger, auf dem die mindestens eine Leuchtdiode und das Widerstandselement angeordnet sind, aufweist, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Widerstandselement als ein direkt auf dem Schaltungsträger angeordnetes Widerstandsnetzwerk ausgebildet ist, das mehrere auf dem Schaltungsträger angeordnete Festwiderstände aufweist, die mittels Leiterbahnen des Schaltungsträgers miteinander zu dem Widerstandsnetzwerk verbunden sind, und dass ein Widerstandswert des bereits auf dem Schaltungsträger angeordneten Widerstandselements durch mechanisches und nichtspanendes Trennen, vorzugsweise Durchtrennen und/oder Abtrennen, mindestens eines Bereichs des Schaltungsträgers in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Leuchtdiode vorgebbar ist. Hierdurch werden die oben genannten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens realisiert.
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Vorzugsweise ist die Lichtquellenanordnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt.
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Als Schaltungsträger kommen alle gängigen Leiterplattentypen in Frage, wie beispielsweise Materialkennung FR4 (mit Epoxidharz getränkte Glasfasermatten) und ähnliche Typen, Flexboards und Starr-Flex-Systeme sowie Metallkernplatinen. Bevorzugt geeignet sind Flexboards sowie Starr-Flex-Leiterplatten, bei denen die codierende Schaltungseinheit im flexiblen Bereich des Schaltungsträgers angeordnet ist, während die mindestens eine Lichtquelle im starren Bereich des Schaltungsträgers angeordnet ist. Bei einer Leiterplatte lassen sich die Bereiche relativ einfach, vorzugsweise durch Stanzen oder Schneiden, durchtrennen bzw. abtrennen. Flexible Leiterplatten lassen sich aufgrund ihrer üblicherweise geringen Dicke besonders einfach mittels der genannten mechanischen und nichtspanenden Verfahren bearbeiten.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher exemplarische Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine an ein Steuergerät angeschlossene Lichtquellenanordnung;
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2 ein Flussdiagramm eines Verfahren zum Herstellen einer Lichtquellenanordnung;
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3 bis 6 Ausschnitte der Lichtquellenanordnung aus 1 mit verschiedenen vorgegebenen Widerstandswerten eines Widerstandselements dieser Lichtquellenanordnung und;
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7 eine bekannte Lichtquellenanordnung.
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In 1 ist eine Lichtquellenanordnung 11 für eine Beleuchtungseinrichtung, beispielsweise eines Scheinwerfers, eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Die Lichtquellenanordnung 11 weist einen Schaltungsträger in Form einer flexiblen Leiterplatte 13 auf. Die Lichtquellenanordnung 11 kann in ihrer Gesamtheit den Schaltungsträger 13, einen oder mehrere optische Elemente, wie z. B. Linsen und/oder Reflektoren, sowie einen oder mehrere Kühlkörper umfassen. Auf der Leiterplatte 13 sind mehrere Festwiderstände 15 angeordnet, die mittels ebenfalls auf der Leiterplatte 13 angeordneten Leiterbahnen 17 miteinander zu einem Widerstandsnetzwerk 19 verbunden sind. Bei der gezeigten Ausführungsform weist das Widerstandsnetzwerk 19 eine Parallelschaltung sämtlicher Festwiderstände 15 auf. Abweichend hiervon können die Festwiderstände 15 auch auf eine andere Weise miteinander verbunden sein. Zusätzlich zu dieser Parallelschaltung umfasst das Widerstandsnetzwerk 19 eine Leiterbahn 17a, die die Parallelschaltung kurzschließt.
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Die Anzahl der Festwiderstände 15 des Widerstandsnetzwerks 19 kann weitgehend beliebig gewählt werden. Dementsprechend sind der Zeichnung schematisch allgemein mehrere Festwiderstände R1, R2, ..., Rn eingezeichnet. Die Anzahl der Festwiderstände kann in Abhängigkeit von einer gewünschten Anzahl von verschiedenen einstellbaren Widerstandswerten R des Widerstandsnetzwerks 19 gewählt werden.
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In der Darstellung der 1 sind mehrere Abschnitte 21 der Leiterbahnen 17 des Widerstandsnetzwerks 19 eingezeichnet. Diese Abschnitte 21 sind so gewählt, dass sie mittels mechanischer und nichtspanender Verfahren durchtrennt werden können. Die Abschnitt 21 bilden also durchtrennbare Bereiche der Leiterplatte 13.
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In einer weiteren Ausführungsform ist mindestens ein Festwiderstand 15 auf einer Lasche 23, die sich an einem Rand der Leiterplatte 13 befindet, angeordnet (in 1 gestrichelt dargestellt). Die Lasche 23 bildet einen Abschnitt der Leiterplatte 13, der mitsamt des darauf befindlichen Festwiderstands R0 vom Rest der Leiterplatte 13 mittels mechanischer und nichtspanender Verfahren abgetrennt werden kann. Abweichend von der Darstellung der 1 können auch mehrere Laschen 23 vorgesehen werden.
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In einer noch weiteren Ausführungsform ist alternativ oder ergänzend zu den Abschnitten 21 und/oder der mindestens einen Lasche 23 als mittels mechanischer und nichtspanender Verfahren durchtrennbarer Bereich ein Randbereich 25 eines Teils 27 der Leiterplatte 13 vorgesehen, auf dem sich der Festwiderstände R2 befindet. Der Teil 27 kann beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden vom Rest der Leiterplatte 13 abgetrennt werden, sodass sich der Widerstandswert R des Widerstandsnetzwerks 19 erhöht.
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Abweichend von der Darstellung in 1, kann mehreren oder jedem Festwiderstand 15 jeweils ein abtrennbarer Teil 27 zugeordnet werden.
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Das Widerstandsnetzwerk 19 ist mittels der Leiterbahnen 17 mit zwei Kontakten 31 einer Steckeinrichtung 33 der Lichtquellenanordnung 11 verbunden. In der gezeigten Ausführungsform weist die Lichtquellenanordnung 11 eine Leuchtdiode 35 auf, die auf der Leiterplatte 13 angeordnet und an entsprechende Leiterbahnen 17 angelötet ist. Die Leuchtdiode 35 ist mittels der Leiterbahnen 17 mit zwei weiteren Kontakten 31 der Steckeinrichtung 33 verbunden. An der Leuchtdiode 35 kann ein Kühlkörper (nicht gezeigt) zum Ableiten von Wärme, die die Leuchtdiode 35 in ihrem Betrieb erzeugt, angebracht sein. In einer nicht gezeigten Ausführungsform weist die Lichtquellenanordnung 11 mehrere auf der Leiterplatte 13 angeordnete Leuchtdioden 35 auf. Die Leuchtdioden 35 sind hierbei auf geeignete Weise miteinander verschaltet. Beispielsweise kann eine Serienschaltung der Leuchtdioden 35, eine Parallelschaltung der Leuchtdioden 35 oder eine Parallelschaltung mehrere Zweige mit in Serie geschalteten Leuchtdioden 35 vorgesehen werden.
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Die Steckeinrichtung 33 dient dazu, die Lichtquellenanordnung 11 mit einem Steuergerät 37 zum Steuern und/oder Regeln der Lichtquellenanordnung 11 elektrisch zu verbinden. Ist das Steuergerät 37 – wie in 1 dargestellt – mit der Lichtquellenanordnung 11 verbunden, dann ist das Widerstandsnetzwerk 19 an eine Messeinrichtung 39 des Steuergeräts 37 zum Erfassen des Widerstandswerts R des Widerstandsnetzwerks 19 angeschlossen. Die Leuchtdiode 35 ist mit einer Ansteuerstufe 41 des Steuergeräts 37 zum Ansteuern der Leuchtdiode 35 verbunden.
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Im folgenden wird anhand der 2 ein Verfahren 43 zum Herstellen der Lichtquellenanordnung 11 erläutert. Nach einem Start 45 des Verfahrens 43 wird in einem ersten Schritt 47 die Leiterplatte 13 samt ihrer Leiterbahnen 17 in bekannter Weise hergestellt und mit den Festwiderständen 15 und der Leuchtdiode 35 bestückt. Das Ergebnis des Schritts 47 entspricht zumindest im Wesentlichen der in 1 dargestellten Lichtquellenanordnung 11, bei der weder die Abschnitte 21 noch der Randbereich 25 durchtrennt sind bzw. bei der die Lasche 23 vom Rest der Leiterplatte 13 nicht abgetrennt ist. Wegen der nicht durchtrennten Leiterbahn 17a weist diese Lichtquellenanordnung 11 einen sehr geringen Widerstandswert R auf, der näherungsweise 0 Ohm beträgt.
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In einem auf den Schritt 47 folgenden Schritt 49 werden elektrische und/oder optische Eigenschaften der Leuchtdiode 35 erfasst oder ermittelt. In der gezeigten Ausführungsform wird als Eigenschaft der Leuchtdiode 35 deren Helligkeitsklasse B – auch als „Bin” bezeichnet – ermittelt. Die Helligkeitsklasse B kann anhand von Angaben eines Herstellers der Leuchtdiode 35 oder durch Ausmessen der Leuchtdiode 35 ermittelt werden.
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Anschließend wird in einem Schritt 51 der Widerstandswert R des Widerstandsnetzwerks 19 festgelegt. Hierzu wird mindestens ein Bereich der Leiterplatte 13 durchtrennt bzw. abgetrennt. Bei dem Bereich kann es sich – je nach genauer Ausgestaltung der Lichtquellenanordnung 11 – um einen oder mehrerer der Abschnitte 21, den Randbereich 25 oder einen Bereich zwischen der Lasche 23 und dem Rest der Leiterplatte 13 handeln. Zum Trennen kann ein beliebiges mechanisches und nichtspanendes Verfahren wie beispielsweise Stanzen oder Schneiden eingesetzt werden. Nach dem Schritt 51 wird das Verfahren beendet.
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In den 3 bis 6 ist die Lichtquellenanordnung 11 nach Beendigung des Schritts 51 für verschiedene festgelegte Widerstandswerte R dargestellt. Die dort abschnittsweise dargestellte Lichtquellenanordnung weist als durchtrennbare Bereiche lediglich die Abschnitte 21 auf. Diejenigen Abschnitte 21 der Leiterplatte 13, die im Schritt 51 durchtrennt worden sind, sind mit dem Bezugszeichen 21a versehen. Da durch das Durchtrennen der Abschnitte 21 genau die Leiterbahnen 17, die durch die durchtrennten Abschnitte 21a verlaufen, unterbrochen sind, ergeben sich für die in den 3 bis 6 dargestellten Lichtquellenanordnungen 11 unterschiedliche Widerstandswerte R.
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Der Widerstandswert R der in 3 dargestellten Lichtquellenanordnung 11 beträgt näherungsweise 0 Ohm, weil die Leiterbahn 17a nicht unterbrochen ist.
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Bei der Lichtquellenanordnung in 4 ist die Leiterbahn 17a unterbrochen und nur ein Festwiderstand R1 elektrisch mit dem in der Darstellung der 4 oberen Kontakt 31 verbunden. Folglich entspricht der Widerstandswert R dem Wert des Festwiderstands R1.
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Durch die im Schritt 51 vorgegebene Lage der durchtrennten Abschnitte 21a weist die in 5 dargestellte Lichtquellenanordnung 11 einen Widerstandswert R auf, der dem Wert des Festwiderstands R2 entspricht. In entsprechender Weise ist bei der in 6 dargestellten Lichtquellenanordnung 11 ein Widerstandswert R festgelegt, der dem Widerstand der parallel geschalteten Festwiderstände R1 und R2 entspricht.
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Mann erkennt, dass durch Wahl einer entsprechend hohen Anzahl an verschiedenen durchtrennbaren bzw. abtrennbaren Bereichen 21, 23, 27 und/oder einer entsprechend hohen Anzahl der Festwiderstände 15 ein große Anzahl von verschiedenen festlegbaren Widerstandswerten R realisiert werden kann.
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Wird die Lichtquellenanordnung 11 an dem Steuergerät 37 betrieben, dann erfasst die Messeinrichtung 39 des Steuergeräts 37 den Widerstandswert R des Widerstandsnetzwerks 19 und ermittelt anhand des Widerstandswerts R die Eigenschaften der Leuchtdiode 35, beispielsweise die Helligkeitsklasse B der Leuchtdiode 35. Das Steuergerät 37 betreibt die Ansteuerstufe 41 so, dass die Leuchtdiode 35 in Abhängigkeit von dem Widerstandswert R bzw. den Eigenschaften der Leuchtdiode 35, beispielsweise der Helligkeitsklasse B, angesteuert wird. Hierdurch kompensiert das Steuergerät 37 Fertigungstoleranzen der Leuchtdiode 35, sodass sämtliche Lichtquellenanordnungen 11 in ihrem Betrieb zumindest näherungsweise dieselbe Helligkeit aufweisen.
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Als Schaltungsträger 13 für die beschriebene Lichtquellenanordnung 11 können alle Arten von Leiterplatten Verwendung finden. Für mechanisch trennende, nichtspanende Verfahren sind insbesondere flexible Schaltungsträger bevorzugt, aber auch faserverstärkte Kunststoffplatinen sind hierfür geeignet. Sogenannte Starr-Flex-Leiterplatten besitzen Bereiche mit flexiblen Schaltungsträgern und Bereiche mit starren Schaltungsträgern, wobei derartige Leiterplatten in der Form realisiert werden können, dass abwechselnd flexible und starre Schaltungsträger verwendet werden und/oder dass ein flexibler Schaltungsträger auf einem starren Träger aufgebracht ist, der beispielsweise einen Kühlkörper bildet. Bei Starr-Flex-Schaltungsträgern wird das codierende Widerstandsnetzwerk bevorzugt auf dem flexiblen Leitungsträger angeordnet, während die Lichtquellen bevorzugt auf den starren Schaltungsträgern angeordnet werden. Die flexiblen Schaltungsträger sind insbesondere wegen der weniger anspruchsvollen Trennvorrichtungen bevorzugt.
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Insgesamt erlaubt die vorliegende Erfindung, dass die Leiterplatte 13 der Lichtquellenanordnung 11 unabhängig von den Eigenschaften der Leichtdiode 35 stets mit den gleichen Festwiderständen 15 bestückt werden kann. Erst durch das Durchtrennen bzw. Abtrennen der Bereiche 21, 23, 27 wird der Widerstandswert R des Widerstandsnetzwerks 19 endgültig festgelegt. Dahingegen weist eine in 7 dargestellte bekannte Lichtquellenanordnung 11 anstelle des Widerstandsnetzwerks 19 lediglich einen einzelnen Widerstand Rb auf. Dieser muss entweder als einstellbarer Widerstand ausgebildet sein oder in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Leuchtdiode 35 ausgewählt werden, was zu relativ hohen Kosten zum Herstellen der bekannten Lichtquellenanordnung 11 führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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