DE102012204997B4 - Optikträger - Google Patents

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DE102012204997B4 DE102012204997.5A DE102012204997A DE102012204997B4 DE 102012204997 B4 DE102012204997 B4 DE 102012204997B4 DE 102012204997 A DE102012204997 A DE 102012204997A DE 102012204997 B4 DE102012204997 B4 DE 102012204997B4
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F21V19/003Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources
    • F21V19/005Fastening of light source holders, e.g. of circuit boards or substrates holding light sources by permanent fixing means, e.g. gluing, riveting or embedding in a potting compound
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

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Abstract

Optikträger (100) mit mehreren Stützelementen (105), die an einem Ende einen Zentrierstift (110) zum Eingriff in eine Zentrieröffnung (210) eines Lichtquellenträgers (200) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstifte (110) jeweils genau zwei gegenüberliegende Zentrierrippen (115) aufweisen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Optikträger mit mehreren Stützelementen, die an einem Ende einen Zentrierstift zum Eingriff in eine Zentrieröffnung eines Lichtquellenträgers aufweisen.
  • 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.
  • Üblicherweise sind die Zentrierstifte der Optikträger glatt oder geriffelt ausgeführt, um vorzugsweise kraftschlüssig in korrespondierende Bohrungen des Lichtquellenträgers eingreifen zu können.
  • Aus der DE 10 2004 051 379 A1 ist bereits eine Halterung für ein optisches Element bekannt, die Befestigungselemente zur Verbindung mit einem Lichtquellengehäuse aufweist. Die Befestigungselemente weisen insbesondere eine strukturierte Oberfläche auf und sind für eine Klebeverbindung zwischen Vorrichtung und Gehäusekörper der Lichtquelle geeignet. Um die Oberfläche des Befestigungselements für eine große haftvermittelnde Fläche zu vergrößern, weisen die Befestigungselemente eine entsprechende Strukturierung und insbesondere eine Vielzahl von Ausbuchtungen und Rillen auf.
  • Ebenso ist auch aus der DE 10 2005 033 709 A1 ein lichtemittierendes Modul mit einem Träger für die Lichtquelle und einem Träger für ein optisches Element bekannt, bei dem die Befestigungselemente entweder glatt oder mit einer Vielzahl von Facetten ausgebildet sind.
  • Trägerteile für optische Elemente eines Leuchtmoduls sind ferner aus der DE 10 2007 038 786 A1 und der EP 2 085 680 A1 bekannt, die neben glatten, zylindrischen Zentrierstiften auch zusätzliche Befestigungselemente, wie beispielsweise Rasthaken zeigen.
  • 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.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, den Montage und Justageaufwand eines Optikträgers zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird vorteilhaft mit dem erfindungsgemäßen Optikträger gelöst.
  • Vorteilhaft ist ein Optikträger mit mehreren Stützelementen, die an einem Ende einen Zentrierstift zum Eingriff in eine Zentrieröffnung eines Lichtquellenträgers aufweisen vorgesehen, wobei die Zentrierstifte jeweils zwei gegenüberliegende Zentrierrippen aufweisen.
  • 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.
  • Besonders vorteilhaft sind die Zentrierrippen so ausgerichtet, dass die eine in Richtung eines Mittelpunkts bzw. einer Mittelachse des Optikträgers und die andere in die gegenüberliegende Richtung zeigt.
  • 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.
  • 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.
  • Abschließend ist bevorzugt ein Lichtquellenmodul mit dem vorgenannten Optikträger vorgesehen, bei dem der Optikträger über die Zentrierstifte mit einem Lichtquellenträger verbunden ist.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Unteransicht des Optikträgers,
  • 2 eine Aufsicht auf einen Lichtquellenträger,
  • 3 eine perspektivische Unteransicht eines Optikträgers mit Lichtquellenträger,
  • 4 eine Unteransicht der Anordnung gemäß 3,
  • 5 eine Teilansicht des Optikträger im Verbund mit einem Lichtquellenträgers,
  • 6 eine perspektivische Ansicht des Stützelements mit Zentrierstift und Zentrierrippen,
  • 7 eine Unteransicht und eine Seitenansicht des Optikträgers,
  • 8 einen perspektivischen Querschnitt durch den Optikträger.
  • 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.
  • 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.
  • 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Optikträgers 100 in Verbund mit dem Lichtquellenträger 200 und 4 denselben Verbund als Unteransicht.
  • 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.
  • Der Zentrierstift 110 ist auf zwei Seiten im Wesentlichen über die gesamte Lenksausdehnung des Zentrierstifts 110 mit zwei gegenüberliegenden Zentrierrippen 115 ausgebildet. Zur einfacheren Montage sind am abschließenden Ende des Zentrierstifts 110 die Zentrierrippen 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 Zentrierrippen 115 im kraftschlüssigen Kontakt mit dem Innenrand der Zentrieröffnung 210 stehen.
  • 6 zeigt eine perspektivische Unteransicht des Stützelements 105 mit dem axial verjüngt weitergeführten Zentrierstift 110. Im dargestellten Beispiel sind die Zentrierrippen 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.
  • 7 zeigt eine Unteransicht des Optikträgers 100 und eine Seitenansicht zusammen mit einem Lichtquellenträger 200.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Aufbau der benötigte Kraftaufwand in jedem Toleranzfall nahezu identisch, sodass die Prozesssicherheit in einer Produktion deutlich gesteigert wird.
  • 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.
  • Bevorzugt ist der Durchmesser des Zentrierstifts 110 zusammen mit der Toleranz der Optik kleiner als der Durchmesser der Zentrieröffnung 210 inklusive Öffnungstoleranz.
  • 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.
  • 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.
  • Die Rippen sollen 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.
  • 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.
  • Bevorzugt ist die eine Zentrierrippe 115 zur Mittelachse des Optikträgers bzw. zur optischen Achse der Optik 150 hin und die gegenüberliegende Zentrierrippe 115 von der Mittelachse weg gerichtet.
  • 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.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Optikträger
    105
    Stützelement
    107
    Stützabsatz
    110
    Zentrierstift
    115
    Zentrierrippe
    130
    Stützbereiche
    150
    Optik
    200
    Lichtquellenträger
    210
    Zentrieröffnungen

Claims (4)

  1. Optikträger (100) mit mehreren Stützelementen (105), die an einem Ende einen Zentrierstift (110) zum Eingriff in eine Zentrieröffnung (210) eines Lichtquellenträgers (200) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrierstifte (110) jeweils genau zwei gegenüberliegende Zentrierrippen (115) aufweisen.
  2. Optikträger (100) nach Anspruch 1, bei dem die beiden Zentrierrippen (115) so ausgerichtet sind, dass sie in Richtung einer Mittelachse des Optikträgers (100) ausgerichtet sind.
  3. Optikträger (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Mittelachse des Optikträgers (100) mit einer optischen Achse einer Optik (150) des Optikträgers (100) übereinstimmt.
  4. Lichtquellenmodul mit einem Optikträger (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Optikträger (100) über die Zentrierstifte (110) mit einem Lichtquellenträger (200) verbunden ist.
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