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Die Erfindung betrifft einen Optikträger mit mehreren Stützelementen, die an einem Ende einen Zentrierstift zum Eingriff in eine Zentrieröffnung eines Lichtquellenträgers aufweisen.
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Optikträger mit einer eingefassten Optik werden vorzugsweise für Lichtquellen, die auf einem Lichtquellenträger angeordnet sind, eingesetzt, um das Abstrahlverhalten dieser Lichtquelle zu verbessern. Derartige Optikträger kommen insbesondere bei LED-Lichtquellen zum Einsatz.
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Üblicherweise sind die Zentrierstifte der Optikträger glatt oder geriffelt ausgeführt, um vorzugsweise kraftschlüssig in korrespondierende Bohrungen des Lichtquellenträgers eingreifen zu können.
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Aus der
DE 10 2005 033 709 A1 ist beispielsweise ein Lichtemittierendes Modul bekannt, bei der ein Träger für eine Lichtquelle mittels Passstifte mit einem optischen Element mechanisch verbunden wird. Die Passstifte sind entweder glatt oder sternförmig im Querschnitt ausgebildet.
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Die
DE 10 2004 051 379 A1 zeigt eine Vorrichtung für ein optoelektronisches Bauteil mit einem Rahmen zur Aufnahme eines optischen Elements, wobei der Rahmen mehrere Befestigungselemente aufweist, die entweder glatt, geriffelt, oder konisch ausgeführt sind.
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Ebenso sind auch aus der
EP 0 886 322 A2 und
EP 1 347 637 A2 Träger für optische Elemente bekannt, die beispielsweise über Pins mit einer Leiterplatte beispielsweise mechanisch oder durch Verkleben verbunden sind.
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Nachteilig ist, dass bei Toleranzen der Bohrungen die Zentrierstifte des Optikträgers nur schwer in die Bohrungen einbringbar sind, so dass insbesondere auch nicht sichergestellt werden kann, ob die Zentrierstifte vollständig in die Zentrierbohrung des Optikträgers eingedrungen sind. Bei ungleicher Eindringtiefe liegt die Optik nicht zentriert bzw. plan über der Lichtquelle des Lichtquellenträgers und ”schielt” ggf. in eine ungewünschte Richtung, so dass in der Regel weiterer Justageaufwand notwendig ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, den Montage und Justageaufwand eines Optikträgers zu reduzieren.
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Die Aufgabe wird vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Optikträger gelöst.
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Vorteilhaft ist ein Optikträger mit mehreren Stützelementen, die an einem Ende ein Zentrierstift zum Eingriff in eine Zentrieröffnung eines Lichtquellenträgers aufweisen vorgesehen, wobei die Zentrierstifte jeweils eine einzelne Zentrierrippe aufweisen.
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Die Ausbildung des Zentrierstifts mit einer einzelnen Zentrierrippe hat den Vorteil, dass der Optikträger mit geringem Kraftaufwand in die Zentrieröffnungen des Lichtquellenträgers eingebracht werden kann.
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Besonders vorteilhaft sind die Zentrierrippen so ausgerichtet, dass sie entweder in Richtung eines Mittelpunkts bzw. einer Mittelachse des Optikträgers oder in die gegenüberliegende Richtung zeigen.
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Durch diese Ausrichtung wird eine Selbstzentrierung des Optikträgers erreicht, und zwar weil bei dieser Ausrichtung der Krafteingriff nur am Scheitelpunkt jeder Zentrierrippe erfolgt, so dass sich beim Einstecken des Optikträgers die Kräfte typischerweise gleichmäßig auf jede Zentrierrippe verteilen. Aufgrund der gleichmäßigen Kräfteverteilung ist auch eine gleichmäßige Einbaulage zu erwarten, so dass die Zentrierung beim Einstecken quasi automatisch erfolgt.
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Bevorzugt wird die Optik vom Optikträger mittig eingefasst, also so, dass eine Mittelachse des Optikträgers mit einer optischen Achse der vom Optikträger eingefassten Optik übereinstimmt.
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Abschließend ist bevorzugt ein Lichtquellenmodul mit dem vorgenannten Optikträger vorgesehen, bei dem der Optikträger über die Zentrierstifte mit einem Lichtquellenträger verbunden ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Unteransicht des Optikträgers,
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2 eine Aufsicht auf einen Lichtquellenträger,
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3 eine perspektivische Unteransicht eines Optikträgers mit Lichtquellenträger,
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4 eine Unteransicht der Anordnung gemäß 3,
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5 eine Teilansicht des Optikträger im Verbund mit einem Lichtquellenträgers,
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6 eine perspektivische Ansicht des Stützelements mit Zentrierstift und Zentrierrippe,
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7 eine Unteransicht und eine Seitenansicht des Optikträgers,
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8 einen perspektivischen Querschnitt durch den Optikträger.
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1 zeigt ein Optikträger 100 mit Stützelementen 105 und Zentrierstiften 110 über die ein Lichtquellenträger mit dem Optikträger 100 mechanisch in Verbindung gebracht werden kann. Mittig weist der Optikträger 100 eine im Wesentlichen quadratische Öffnung auf, in der eine Optik 150 angeordnet ist. Bevorzugt füllt die Optik 150 den gesamten pyramidenförmigen Hohlraum des Optikträgers 100 aus. Selbstverständlich sind auch andere Geometrien denkbar, insbesondere kann die Optik 150 auch elliptisch ausgebildet sein. Im Flankenbereich weist der Optikträger 100 Stützbereiche 130 auf, über die sich der gesamte Optikträger nach einer Montage auf einer Leiterplatte abstützen kann.
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2 zeigt eine Aufsicht auf einen Lichtquellenträger 200. Im Zentrum des Lichtquellenträgers 200 ist eine Lichtquelle 250 vorzugsweise eine Leuchtdiode angeordnet. Zur Strom- bzw. Spannungsversorgung ist der Lichtquellenträger 200 mit zwei Lötfahnen 280 ausgestattet. Zur Aufnahme des Objektträgers 100 weist der Lichtquellenträger 200 in seinen Randbereichen vier Zentrieröffnungen 210 auf, in die bei einer Montage die Zentrierstifte 110 des Optikträgers 100 eingreifen.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Optikträgers 100 in Verbund mit dem Lichtquellenträger 200 und 4 denselben Verbund als Unteransicht.
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5 zeigt schematisch eine Teilansicht des Optikträgers 100 in Eingriffverbindung mit dem Lichtquellenträger 200. Der Anschaulichkeit halber ist der Optikträger 100 in einer Seitenansicht und der Lichtquellenträger in einem Querschnitt gezeigt. Das Stützelement 105 des Optikträgers 100 verjüngt sich an einem Ende zu einem Zentrierstift 110. Der Übergang vom Außendurchmesser des Stützelements 105 auf den Zentrierstift 110 ist als Stützbereich bzw. Stützabsatz 107 ausgebildet, mit dem sich das Stützelement 105 und somit auch der Optikträger 100 auf den Lichtquellenträger 200 abstützt.
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Der Zentrierstift 110 ist auf einer Seite im Wesentlichen über die gesamte Lenksausdehnung des Zentrierstifts 110 mit einer Zentrierrippe 115 ausgebildet. Zur einfacheren Montage ist am abschließenden Ende des Zentrierstifts 110 die Zentrierrippe 115 abgeschrägt. Die Abmessungen sind so gewählt, dass die Stützelemente 105 nach Montage mit ihrem jeweiligen Stützabsatz 107 auf dem Lichtquellenträger 200 aufliegen und die Zentrierstifte 110 in die Zentrieröffnung 210 eingreifen, wobei vorzugsweise nur die Zentrierrippe 115 im kraftschlüssigen Kontakt mit dem Innenrand der Zentrieröffnung 210 steht.
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6 zeigt eine perspektivische Unteransicht des Stützelements 105 mit dem axial verjüngt weitergeführten Zentrierstift 110. Im dargestellten Beispiel ist die Zentrierrippe 115 als keilförmige Fortsetzung des Zentrierstifts 110 ausgebildet. Selbstverständlich sind hier auch andere Ausführungen denkbar, insbesondere kann es auch vorgesehen sein, den Zentrierstift 110 im Wesentlichen rund auszuführen und nur einen kleinen Bereich als Zentrierrippe 115 auszubilden.
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7 zeigt eine Unteransicht des Optikträgers 100 und eine Seitenansicht zusammen mit einem Lichtquellenträger 200. Im Gegensatz zu den Ausführungen gemäß 1, 3 bis 6 bei denen die Zentrierrippen 115 mit ihrem Scheitelpunkt in Richtung eines Mittelpunkts bzw. einer Mittelachse des Optikträgers 100 ausgerichtet waren, weisen im dargestellten Beispiel die Scheitelpunkte der Zentrierrippen 115 der Mittelachse des Optikträgers 100 weg. Erfindungsgemäß lässt sich die Selbstzentrierung des Optikträgers grundsätzlich erreichen, in dem die einzelnen Zentrierrippen 115 so ausgerichtet sind, dass sie entweder in Richtung der Mittelachse des Optikträgers 100 oder in die gegenüberliegende Richtung zeigen. Beide Varianten wirken gleichermaßen selbstzentrierend.
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Die untere Zeichnung der 7 zeigt den Optikträger 100 im Seitenansicht zusammen mit dem Lichtquellenträger 200. Die seitlichen Stützbereiche 130 des Optikträgers 100 sind vorzugsweise so ausgebildet, dass eine Unterseite des Optikträgers 100 im Wesentlichen auf gleicher Ebene mit den Unterseiten der Stützbereiche 130 liegt.
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8 zeigt einen diagonalen Querschnitt durch den Optikträger mitsamt einem Lichtquellenträger 200. Die strichpunktierte Linie zeigt die Mittelachse des Optikträgers 100, die erfindungsgemäß bevorzugt mit einer optischen Achse der Optik 150 und einer Mittelachse/Zentralachse bzw. optischen Achse des Lichtquellenträgers 200 bzw. Lichtquelle übereinstimmt.
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Mit den dargestellten Ausführungsformen des Optikträgers 100 ist es gewährleistet, dass sich der Optikträger 100 mitsamt seiner eingefassten Optik 150 selbst in die Mitte des Lichtquellenträgers 200 zentriert, sodass die optische Achse der Optik 150 mit der optischen Achse der Lichtquelle 250 zusammenfällt. Vorausgesetzt natürlich, dass die Lichtquelle 250 mittig auf dem Lichtquellenträger 200 angeordnet ist. Somit werden Toleranzen des Lichtquellenträgers bzw. eines LED-Gehäuses aufgefangen.
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Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der benötigte Kraftaufwand in jedem Toleranzfall nahezu identisch, sodass die Prozesssicherheit in einer Produktion deutlich gesteigert wird.
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Vom Grundsatz sind die Zentrierstifte 110, die in den Lichtquellenträger 200 einfassen klein genug, um bei jeder individuellen Toleranz des Lichtquellenträgers 200 im Wesentlichen kraftlos eingeführt werden zu können.
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Bevorzugt ist der Durchmesser des Zentrierstifts 110 zusammen mit der Toleranz der Optik kleiner als der Durchmesser der Zentrieröffnung 210 inklusive Öffnungstoleranz.
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Die erfindungsgemäße einseitig angeordnete Zentrierrippe ist so dimensioniert, dass sie auch bei einem maximalen Durchmesser der Zentrieröffnung 210 am Lichtquellenträger bzw. am Innenrand der Zentrieröffnung 210 ansteht.
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Die Zentrierrippe 115 muss aber auch klein genug sein, um bei einem minimalen Durchmesser der Zentrieröffnung 210 noch problemlos in die Zentrieröffnung 210 eingeführt werden zu können. Es soll also auch in diesem Fall nur einen Berührungspunkt bzw. Berührungsline zwischen Zentrierstift 110 mitsamt Zentrierrippe 115 und Innenfläche der Zentrieröffnung 210 geben.
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Die Rippe soll so ausgebildet sein, dass in jedem Fall die Toleranz vom Lichtquellenträger 200 die Zentrierstifte 110 eingedrückt werden müssen. Die Kräfte, die entstehen, sollen über die seitliche Bewegung des Stützelements 105 und Einfurchen der Rippen 115 in den Lichtquellenträger begrenzt werden. Unter Berücksichtigung der Form und Lagetoleranzen sowohl der Zentrierstifte 110 als auch des Lichtquellenträgers 200 sollen die Zentrierstifte 110 über Ihre Rippen 115 Kontakt zum Lichtquellenträger haben und ohne anfänglichen Kraftaufwand einsteckbar sein.
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Bei mehrfacher Ausführung der Rippen am Zentrierstift müssten die Kräfte ausschließlich über die Schälwirkung in der Zentrierbohrung abgefangen werden, dies ist mit den kleinen Abmessungen und Festigkeiten der verwendeten Materialien nur schwer definierbar und führt im ungünstigsten Fall zum Bruch der Zentrierbohrungen bei der Montage.
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Die bevorzugte Ausrichtung der Zentrierrippe 115 ist entweder zur Mittelachse des Optikträgers bzw. zur optischen Achse der Optik 150 hin oder von ihr weg gerichtet, nicht in einem davon abweichenden Winkel.
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Vorteilhaft ist bei einer Montage eines Lichtquellenträgers mit einer Leuchtdiode, die Leuchtdiode auf der Platine zu verkleben, um vorzugsweise die Belastung der Lötstellen bei Vibration gering zu halten.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Optikträger
- 105
- Stützelement
- 107
- Stützabsatz
- 110
- Zentrierstift
- 115
- Zentrierrippe
- 130
- Stützbereiche
- 150
- Optik
- 200
- Lichtquellenträger
- 210
- Zentrieröffnungen
