DE102012219007A1

DE102012219007A1 - Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102012219007A1
Application number: DE201210219007
Authority: DE
Inventors: Oliver Seif
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2014-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: DE102012219007B4

Abstract

Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Aufnahme für eine Platine, die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle trägt, wobei die Aufnahme zwei erste Auflagen, wenigsten eine zweite Auflage und mindestens zwei dritte Auflagen aufweist, wobei die ersten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer ersten Raumrichtung begrenzen, die wenigstens eine zweite Auflage eine Bewegung der Platine längs einer zweiten Raumrichtung begrenzt, die mindestens zwei dritten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer dritten Raumrichtung begrenzen, wobei die drei Raumrichtungen jeweils paarweise weder parallel noch antiparallel zueinander liegen, es wird vorgeschlagen, dass die Aufnahme elastische Spannmittel aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die Platine lösbar sowohl gegen die ersten Auflagen als auch gegen die mindestens zwei dritten Auflagen zu drücken.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Aufnahme für eine Platine, die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle trägt, wobei die Aufnahme zwei erste Auflagen, wenigsten eine zweite Auflage und mindestens zwei dritte Auflagen aufweist, wobei die ersten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer ersten Raumrichtung begrenzen, die wenigstens eine zweite Auflage eine Bewegung der Platine längs einer zweiten Raumrichtung begrenzt und wobei die mindestens zwei dritten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer dritten Raumrichtung begrenzen. Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist zum Beispiel aus der DE 10 2007 003 256 A1 bekannt.
Grundsätzlich wird bei Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge zwischen Leuchten und Scheinwerfern unterschieden. Leuchten dienen dazu, anderen Verkehrsteilnehmern die Präsenz und/oder das Verhalten eines Kraftfahrzeuges und/oder Absichten seines Fahrers zu signalisieren. Beispiele von Leuchten sind Bremsleuchten, Blinkleuchten und Positionsleuchten, ohne dass dies als abschließende Aufzählung verstanden werden soll.
Scheinwerfer dienen dagegen dazu, den Fahrweg eines Kraftfahrzeuges aktiv so zu beleuchten, dass der Fahrer Hindernisse im Fahrweg rechtzeitig erkennt. Die dazu erzeugten Lichtverteilungen müssen regelkonform sein, um zum Beispiel eine Blendung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden. Beispiele von Lichtverteilungen, die von Scheinwerfern erzeugt werden, sind Abblendlicht- und Fernlicht-Lichtverteilungen. Auch hier gilt, dass diese Aufzählung nicht als abschließend zu verstehen ist.
Die Aufgabe oder Fähigkeit eines Bauteils zur Erzeugung von Lichtverteilungen, seien es Signallichtverteilungen oder Scheinwerferlichtverteilungen, wird auch als Lichtfunktion bezeichnet. In Bezug auf eine hauptsächlich als Scheinwerfer dienende Beleuchtungseinrichtung werden deren Scheinwerfer-Lichtfunktionen auch als Hauptfunktionen bezeichnet. Damit können sie von anderen Lichtfunktionen unterschieden werden, die von der gleichen Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden, wenn diese zum Beispiel auch Signallichtfunktionen erfüllt.
Bei in Serie hergestellten Straßenkraftfahrzeugen werden Halbleiterlichtquellen, insbesondere LEDs (Light Emitting Diode), erst seit 2008 für Scheinwerfer-Hauptfunktionen eingesetzt, während sie für Signallichtfunktionen bereits früher eingeführt werden konnten. Ein Grund für die Verzögerung ergab sich aus dem für Hauptfunktionen im Vergleich zu Signalfunktionen höheren Lichtstrombedarf. Beim aktuellen Stand der Technik sind folglich die Signalfunktionen, die einen geringeren Lichtstrom erfordern, besonders vorteilhaft zu realisieren. Fortschritte in der LED-Technik tragen aber dazu bei, zukünftig auch kompaktere Lösungen für die Hauptlichtfunktionen bereitzustellen.
Die großen Vorteile von Halbleiterlichtquellen liegen in ihrer kompakten Bauform, der langen Lebensdauer sowie in ihrem geringen Energieverbrauch. Aufgrund der prinzipiell langen Lebensdauer von Halbleiterlichtquellen wurde bisher wenig Wert auf die Reparaturmöglichkeiten von Beleuchtungseinrichtungen mit Halbleiterlichtquellen gelegt. Dies ergab sich auch daraus, dass zu Beginn der Entwicklung von Hochleistungs-Halbleiterlichtquellen nur wenige Daten zu Lebensdauer und Ausfallwahrscheinlichkeit dieser Lichtquellen zur Verfügung standen. Man ging zunächst davon aus, dass die Lebensdauer der Halbleiterlichtquellen für die Lebensdauer eines Kraftfahrzeuges mehr als ausreichend ist.
Ohne auswechselbare Halbleiterlichtquellen müsste im Fehlerfall die gesamte Beleuchtungseinrichtung getauscht werden, was bei geringem Fahrzeugzeitwert möglicherweise eine unverhältnismäßig hohe Investition erfordern würde. Dies gilt insbesondere für Scheinwerfer. Im Gegensatz zu den Anfängen der Verwendung von Halbleiterlichtquellen für Scheinwerfer-Hauptfunktionen verfügt man mittlerweile über wesentlich mehr Erfahrung in Bezug auf die Haltbarkeit und die Ausfallwahrscheinlichkeit von für Scheinwerfer-Hauptfunktionen verwendeten Halbleiterlichtquellen. Dies hat bei verschiedenen Fahrzeugherstellern den Wunsch nach austauschbaren Halbleiterlichtquellen geweckt. Gerade bei Fahrzeugen aus dem mittleren oder unteren Preissegment sollen auf diese Weise hohe Reparaturkosten bei Gebrauchtfahrzeugen vermieden werden, selbst wenn mit einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit nur sehr wenige Fahrzeuge von diesen Ausfällen betroffen sein werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Glühlampen werden Halbleiterlichtquellen auf starre oder flexible Leiterplatten (Platinen) aufgelötet. Je nach Leistung der Halbleiterlichtquelle kann auch eine nicht zerstörungsfrei lösbare Verbindung der Platine und/oder der Halbleiterlichtquelle mit einem Kühlkörper nötig sein.
Zur Zeit werden die Platinen größtenteils durch Schrauben oder durch unlösbare Fügeverfahren wie Nieten, Kleben oder Heißprägen in den Lichtmodulen fixiert. Dadurch wird ein schneller Wechsel der Platine beziehungsweise der Lichtquelle ohne Werkzeug nahezu unmöglich. Die Verwendung von Schrauben wird zum Beispiel in der EP 1 610 054 oder der EP 2 251 592 A2 offenbart.
Darüber hinaus besteht beim Wechsel der Lichtquelle die Gefahr, das optische System zu dejustieren und im schlimmsten Fall Gegenverkehrsblendung zu erzeugen.
Aus den Druckschriften JP 2010-192210 A und DE 10 2007 059 471 A1 sind Halbleiterlichtquellen bekannt, die geeignet sind, eine herkömmliche Glühlampe zu ersetzen. Dazu werden die LED auf einem Sockel montiert, der in eine für Glühlampen vorgesehene Lampenfassung passt.
Die DE 10 2009 023 268 A1 beschreibt eine LED-Beleuchtungseinheit, bei der die LEDs in einen Reflektor eingelassen sind. Auf diese Weise kann die LED-Beleuchtungseinheit, welche die Halbleiterlichtquelle und einen Reflektor aufweist, konventionelle Halogenreflektorlampen ersetzen. Da Lichtquelle und Reflektor eine Einheit bilden können die beiden Komponenten nur gemeinsam gewechselt werden.
In der eingangs genannten DE 10 2007 003 256 A1 ist eine Fahrzeugleuchte beschrieben, bei der die Platine mit der Halbleiterlichtquelle durch eine Clipverbindung auf einem Kühlkörper befestigt wird. Der Kühlkörper wird dann mit einem Optikbauteil verschraubt, das dort einen Reflektor, eine Projektionslinse und ein Lichtsteuerteil umfasst. Das Optikbauteil und die darin montierte Platine werden von einem Leuchtengehäuse aufgenommen. Diese Fahrzeugleuchte hat den Nachteil, dass die Fahrzeugleuchte zum Wechsel der Halbleiterlichtquelle nahezu vollständig zerlegt werden muss, was dazu geeignete Werkzeuge erfordert.
Eine ähnliche Bauweise, bei der die mit Halbleiterlichtquellen bestückte Platine mit einem Kühlkörper verbunden wird und dieser dann mit einem Reflektor als Optikbauteil verschraubt wird, ist aus der DE 10 2009 022 724 A1 und der DE 10 2009 022 723 A1 bekannt. In der DE 10 2009 022 724 A1 ist die Platine vertikal zur Hauptabstrahlrichtung des Reflektors angeordnet, während die Platine in der DE 10 2009 022 723 A1 horizontal zur Hauptabstrahlrichtung des Reflektors liegt.
Die EP 1 098 135 A2 beschreibt eine Fahrzeugleuchte, bei der mehrere LEDs zu einem Lichtmodul zusammengefasst sind. Jede der LEDs ist auf einem Leuchtmittelträger angeordnet. Mehrere Leuchtmittelträger sind von einer Leuchtmodulverkleidung umgeben, die wiederum in der Fahrzeugleuchte mittels einer Rast- und Schnappverbindung befestigt wird. Die Leuchtmodulverkleidung ist nicht demontierbar, so dass bei einem Defekt einer einzelnen LED das gesamte Lichtmodul einschließlich der Leuchtmodulverkleidung ausgetauscht und entsorgt werden muss.
Bekannt sind auch Lösungen, bei denen Rastverbindungen von LED-Trägern mit Lichtmodulen verwendet werden, wobei die Rastverbindungen mit Hilfe von mehreren Rasthaken erfolgen. Zum Lösen dieser Rastverbindung müssen mehrere Rasthaken gleichzeitig gegen elastische Rückstellkräfte aus ihrer Raststellung ausgelenkt werden. Dazu sind hohe Kräfte erforderlich, die ohne Werkzeug nicht aufgebracht werden können. Eine einfache Demontage ohne Werkzeuge ist folglich für dieses Bauteil nicht möglich.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, dessen Platine mit den darauf befestigten Bauteilen zerstörungsfrei und ohne Werkzeug durch eine entsprechend dimensionierte Öffnung im Scheinwerfergehäuse ausgetauscht werden kann.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahme elastische Spannmittel aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die Platine lösbar sowohl gegen die ersten Auflagen als auch gegen die mindestens zwei dritten Auflagen zu drücken.
Durch die Erfindung wird letztlich eine mit Halbleiterlichtquellen ausgestattete Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge bereitgestellt, bei der die Lichtquelle im Reparaturfall auf einfache Weise durch die Serviceöffnung hindurch gewechselt werden kann.
Die Aufnahme weist bevorzugt mehrere flächen- oder punktförmige Auflagen auf. Dabei ist zu bemerken, dass punktuelle Auflagen eine größere Genauigkeit der Positionierung gewährleisten als flächige Auflagen. Außerdem erleichtern punktförmige Auflagen eine nachträgliche Korrektur der Endlage der Platine.
Die Auflagen sind bevorzugt den drei Raumrichtungen eines Koordinatensystems zugeordnet. Bei einer bestimmungsgemäßen Verwendung der Beleuchtungseinrichtung in einem Kraftfahrzeug ist eine z-Richtung als erste Raumrichtung dadurch definiert, dass sie parallel zu der Hauptabstrahlrichtung der Lichtfunktion ist. Dies ist die Hauptabstrahlrichtung des vom Reflektor ausgehenden Lichtes. Eine x-Richtung als zweite Raumrichtung ist dadurch definiert, dass sie parallel zu einer Querachse des Kraftfahrzeugs liegt, und eine y-Richtung als dritte Raumrichtung ist dadurch definiert, dass sie parallel zu einer Hochachse des Fahrzeugs liegt. Die hier beispielsweise definierten Raumrichtungen entsprechen den Achsen eines kartesischen Koordinatensystems, dessen drei Achsen jeweils senkrecht zueinander stehen. Denkbar sind aber auch beliebige andere Raumrichtungen die, um den Anforderungen zu genügen, paarweise weder parallel noch antiparallel zueinander sind.
Die Auflagen definieren die Position der Platine im montierten Zustand in ihrer Endlage dadurch, dass die Platine an den Auflagen anliegt. Eine Fixierung der Platine in dieser Position erfolgt mittels elastischer Spannmittel, welche die Platine in zwei Raumrichtungen gegen die diesen Raumrichtungen zugeordneten Auflagen drücken. Die Spannmittel sind bevorzugt so gestaltet, dass die von den Spannmitteln aufgebrachte Spannung manuell und ohne Werkzeug gelöst werden kann. Somit ist es möglich, die Platine mit den darauf angeordneten Bauteilen, also insbesondere mit der Halbleiterlichtquelle, zerstörungsfrei für einen Austausch zu demontieren.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass gegenüber den dritten Auflagen mindestens eine Rampe angeordnet ist, die mindestens eine abgeschrägte Rippe aufweist.
Die abgeschrägte Rippe gewährleistet, dass die Platine definiert in die für die Montage richtige Position gelangt. Die Platine wird dabei entlang der abgeschrägten Rippe geschoben, bis eine in Fahrtrichtung liegende, vordere Kante der Platine an den ersten Auflagen anliegt. Dadurch wird das Einführen der Platine in die Aufnahme erleichtert und die Platine ist einfach zu montieren.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass ein kleinster Abstand zwischen den dritten Auflagen und der Rampe einer Höhe der Platine entspricht.
In der Endlage der Platine liegt ihre vordere Kante an den ersten Auflagen an. Dadurch wird eine Translation nach oben, also in positiver y-Richtung, durch die dritten Auflagen verhindert. Die Rampe verhindert eine Translation in negativer y-Richtung, also nach unten. Auf diese Weise ist die Position der Platine und damit auch die Position der darauf angeordneten Halbleiterlichtquelle bezüglich der y-Richtung eindeutig definiert und fixiert.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Spannmittel als Haltefedern ausgeführt sind, die so gestaltet sind, dass sie beim Einlegen der Platine in die Aufnahme ausgelenkt und gespannt werden. Wenn die Platine dann ihre Endlage erreicht, schnappen die Haltefedern in ihre Ausgangsstellung zurück und drücken die Platine in positiver y-Richtung und positiver z-Richtung gegen die diesen Achsenrichtungen zugeordneten Auflagen. Damit wird die Platine automatisch und sicher in ihrer Endlage fixiert.
Besonders hilfreich ist es, dass die dritten Auflagen paarweise angeordnete Erhebungen aufweisen.
Die Erhebungen sind bevorzugt so gestaltet, dass auf jeder der mindestens zwei dritten Auflagen jeweils eine Erhebung im Bereich der vorderen Kanten der Platine und eine Erhebung im Bereich der hinteren Kante der Platine angeordnet ist. Damit stützt sich die Platine in ihrer Endlage nur auf den Erhebungen ab. Die Auflagefläche wird dadurch minimiert. Somit erhöht sich die Genauigkeit der Positionierung der Platine, und die Endlage der Platine kann später leichter korrigiert werden.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass ein Dom, an dem ein Spannmittel gehalten wird, mit jeweils einer dritten Auflage einstückig ausgeführt ist. Der Reflektor oder ein Halterahmen, der die Aufnahme für die Platine aufweist, wird in der Regel mittels Gussverfahren aus Metall oder Kunststoff hergestellt. Die einteilige Ausführung von Auflagen und Aufnahmen, respektive Domen für die Spannmittel hält die Anzahl an kleinteiligen Ausformungen gering, die in eine Gussform eingebracht werden und die mit Material ausgegossen werden müssen. Dies vereinfacht die Herstellung der Gussform und den Gussvorgang. Außerdem ermöglichen die einteilige Ausführung von dritten Auflagen und Aufnahmen die genaue Positionierung der Spannmittel bezüglich der Auflagen und damit eine definierte Einleitung der Kraft von den Spannmitteln auf die Platine.
Vorteilhaft ist außerdem, dass ein Gehäuse, in dem die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, eine Öffnung aufweist, durch welche die Platine hindurchgeführt werden kann.
Durch die bevorzugt auf der Gehäuserückseite angeordnete Öffnung im Gehäuse kann die Platine ausgetauscht werden, ohne dass die Beleuchtungseinrichtung respektive der Reflektor oder sonstige optische Bauteile demontiert werden müssen. Somit ist sichergestellt, dass beim Wechseln der Platine die Beleuchtungseinrichtung nicht dejustiert wird.
Bevorzugt ist auch, dass die Platine in der ersten Raumrichtung und in der zweiten Raumrichtung jeweils zwei zueinander parallele Kanten aufweist. Vorzugsweise weist die Platine eine rechteckige Form auf. Es sind jedoch auch andere Geometrien denkbar, solange die Platine in mindestens zwei Raumrichtungen zueinander parallele Kanten aufweist, mit denen die Platine in einer entsprechend gestalteten Aufnahme positioniert und fixiert wird.
Eine fertigungstechnisch einfache Lösung besteht darin, dass die Aufnahme mit den ersten Auflagen, den zweiten Auflagen und den dritten Auflagen einstückig mit einem Reflektor, einer Abdeckung oder einem Halterahmen der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist. Der Reflektor, die Abdeckung oder der Halterahmen werden in der Regel durch Gießen oder Tiefziehen eines Bleches hergestellt. Bei diesen Fertigungsverfahren ist es relativ einfach, die erforderlichen ersten, zweiten und dritten Auflagen erfindungsgemäß auszugestalten. Dies erlaubt eine kostengünstige Verwirklichung der Erfindung.
Ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Montage der Platine folgende Schritte umfasst. Zunächst wird die Platine zwischen der mindestens einen abgeschrägten Rippe und den mindestens zwei dritten Auflagen eingelegt. Dann wird die Platine an der mindesten einen abgeschrägten Rippe entlang geschoben, bis die Platine an den ersten Auflagen anliegt. Als Nächstes wird die Platine gegen die mindestens zwei dritten Auflagen geschwenkt. In der dargestellten Ausgestaltugn wird die Platine dazu entlang einer parallel zur x-Richtung liegenden Schwenkachse geschwenkt. Ein Verriegeln der Platine mittels der elastischen Spannmittel erfolgt automatisch auf die bereits voranstehend beschriebene Weise. Die Demontage der Platine erfolgt nach dem manuellen Lösen der Verriegelung in umgekehrter Reihenfolge der voranstehend erläuterten Schritte. Diese leichten Handgriffe erlauben einen einfachen und kostengünstigen Austausch der Platine und damit einen kostengünstigen Ersatz einer defekten Halbleiterlichtquelle einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung.
Die elektrische Versorgung erfolgt bevorzugt durch einen Steckverbinder auf der Platine. Eine Versorgung über elektrische Kontakte im Bereich der Auflagepunkte ist aber grundsätzlich auch möglich. Die Ausgestaltung derartiger Kontakte ist dem Fachmann bekannt.
Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
1 Eine Seitenansicht einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeuges als technisches Umfeld der Erfindung;
2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit einer auf einer Platine angeordneten Halbleiterlichtquelle;
3 perspektivische Ansichten von Einzelheiten einer Aufnahme für die Platine; und
4 die Aufnahme und die Platine in drei Montagestadien.
Im Einzelnen zeigt die 1 eine Seitenansicht einer Beleuchtungseinrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs. Bei der Beleuchtungseinrichtung kann es sich um einen Scheinwerfer oder auch um eine Leuchte oder um eine Scheinwerfer-Lichtfunktionen und Signallichtfunktionen in einem Gehäuse vereinigende Beleuchtungseinrichtung handeln.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 weist ein Gehäuse 2 mit einer Lichtaustrittsöffnung 3 auf, die von einer transparenten Abdeckscheibe 4 verschlossen wird. Darüber hinaus weist das Gehäuse eine Serviceöffnung 5 auf, die von einem bevorzugt zerstörungsfrei lösbaren Deckel 6 verschlossen wird. Die Serviceöffnung ist bevorzugt an der der Abdeckscheibe gegenüberliegenden Gehäuserückseite angeordnet und die Montage der Lichtquelle erfolgt durch die Serviceöffnung hindurch. Im Inneren des Gehäuses besitzt die Beleuchtungseinrichtung eine Aufnahme 8 für eine Platine 14, auf der eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen 15 befestigt sind.
In der dargestellten Ausgestaltung ist die Aufnahme ein Teil eines Reflektors 10. Die Aufnahme ist dazu eingerichtet, die Platine so in dem Gehäuse zu halten, dass die Beleuchtungseinrichtung eine oder mehrere Lichtfunktionen erfüllt. Der Reflektor sammelt das Licht der Halbleiterlichtquelle 15 und richtet es durch die Abdeckscheibe hindurch in das Vorfeld der Beleuchtungseinrichtung. In anderen Ausgestaltungen weist die Beleuchtungseinrichtung an Stelle des Reflektors ein anderes optisches Element wie eine Licht brechende Linse oder eine Licht brechende und Licht reflektierende TIR-Vorsatzoptik auf (TIR = total internal reflection) auf. In einem solchen Fall soll die Aufnahme 8 ein Teil des optischen Elements sein oder mit dem optischen Element eine Baugruppe bilden, so dass sich eine definierte Anordnung von Halbleiterlichtquelle und optischem Element ergibt.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die Platine 14 lösbar innerhalb des Gehäuses 2 gehalten wird und dass die Platine 14 durch die bevorzugt in der Gehäuserückseite angeordnete Serviceöffnung 5 hindurch ausgewechselt werden kann.
2 zeigt den Reflektor 10 einer Beleuchtungseinrichtung 1 von seiner Rückseite 12, also von der Seite, die der Licht abstrahlenden Seite des Reflektors abgewandt ist. An der Reflektorrückseite 12 ist eine Platine 14, die wenigsten eine Halbleiterlichtquelle trägt, angeordnet. Die Platine 14 ist so in einer Aufnahme 16 an der Reflektorrückseite 12 platziert, dass die Halbleiterlichtquelle durch eine Ausnehmung im Reflektor 10 in den Reflektor 10 hinein ragt oder zumindest hinein strahlt. Diese Ausnehmung wird in der 2 durch die in der Aufnahme 16 liegende Platine verdeckt. Die Platine ist an der Rückseite des Reflektors montiert und wird entgegen der Fahrtrichtung/Lichtabstrahlrichtung in die Aufnahme eingeführt.
In der Aufnahme 16 wird die Platine 14 durch wenigstens ein, vorzugsweise zwei, Spannmittel 18 fixiert. Die Spannmittel sind in einer bevorzugten Ausgestaltung als blattfederartige oder zungenartige Haltefedern verwirklicht Jedes Spannmittel weist ein festes Ende 18.1 auf, mit dem es an der Aufnahme befestigt ist. Das feste Ende ist also an dem die Aufnahme bildenden Bauteil, sei es ein Reflektor oder ein anderes optisches Element oder ein anderer Teil einer das optische Element aufweisenden Baugruppe befestigt.
Jedes Spannmittel weist ein loses Ende 18.2 auf, das bei montierter Platine an der Platine unter Vorspannung anliegt und das die Platine damit in die Aufnahme hineindrückt. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist jedes Spannmittel ein wellenförmiges oder Knicke aufweisendes Profil auf. Damit kann die Richtung der Kraft, die das Haltemittel auf die Platine ausübt durch die Gestalt des Profils konstruktiv vorgegeben werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Profil so geformt, dass die resultierende Kraft eine auf eine erste Auflage gerichtete Komponente und eine auf eine weitere Auflage gerichtete Komponente aufweist.
In der dargestellten Ausgestaltung sind die festen Enden der Spannmittel 18 mittels Verbindungselementen 20, wie beispielsweise Schrauben, am Reflektor 10 befestigt. Dazu weist der Reflektor 10 zwei Ausstülpungen 22, sogenannte Dome auf. In die Dome 22 sind Ausnehmungen, die ein Gewinde aufweisen eingebracht. Die Schrauben sind in dieses Gewinde eingeschraubt. Denkbar sind auch andere kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindungen, bei denen das oder die Spannmittel 18 ohne zusätzliche Verbindungselemente 20 am Reflektor 10 befestigt werden, beispielsweise durch Rast- oder Clipverbindungen.
Für eine exakte Positionierung der Platine weist die Aufnahme 16 zwei erste Auflagen, wenigsten eine zweite Auflage und mindestens zwei dritte Auflagen auf, wobei die ersten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer ersten Raumrichtung begrenzen, die wenigstens eine zweite Auflage eine Bewegung der Platine längs einer zweiten Raumrichtung begrenzt und die mindestens zwei dritten Auflagen eine Bewegung der Platine längs einer dritten Raumrichtung begrenzen.
Bei den Auflagen handelt es sich um flächenförmige, linienförmige oder punktförmige Auflagen, die anhand der nachfolgenden 3 näher erläutert werden.
3 zeigt in drei Ausschnitten A, B, und C die Aufnahme 16 für die Platine 14 an der Reflektorrückseite 12. Ein erster Ausschnitt A) zeigt die Platine 14 in einer Position innerhalb der Aufnahme, wie sie sich bei einer für die bestimmungsgemäße Verwendung korrekten Montage ergibt. In dieser Position ragt dann eine auf der Platine angeordnete Halbleiterlichtquelle in ein von reflektierenden Flächen begrenztes Reflexionsvolumen des Reflektors hinein.
Zur Veranschaulichung ist die Platine 14 in diesem Ausschnitt A) transparent dargestellt, wobei die Halbleiterlichtquelle weggelassen worden ist. Auch die Spannmittel 18 sind in der 3A aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Eine Grundfläche der Platine liegt in einer Ebene, die von einer x-Richtung und einer z-Richtung eines rechtwinkligen Koordinatensystems aufgespannt wird. Die z-Richtung weist dabei zum Beispiel in eine Hauptlichtabstrahlrichtung der Beleuchtungseinrichtung, also zum Beispiel in die Fahrtrichtung bei einem Frontscheinwerfer und die dazu entgegengesetzte Richtung bei einer Heckleuchte. Die y-Achse oder Hochachse definiert dann die Richtung der Dicke, d.h. der Materialstärke der Platine 14, beziehungsweise die Abstrahlrichtung der LED.
Für die sichere und exakte Positionierung der Platine 14 ist es erforderlich, dass die Aufnahme 16 Auflageflächen und/oder Auflagepunkte in allen drei Raumrichtungen, also insbesondere in der x-, y- und z-Richtung aufweist. Die Auflagen sind dabei so gestaltet, dass sie geeignet sind, sowohl translatorische als auch rotatorische Bewegungen zu verhindern.
Translatorische Bewegungen, die entlang der z-Richtung erfolgen könnten, werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch verhindert, dass die Reflektorrückseite 12 mindestens zwei erste Auflagen 26 aufweist. Diese sind so orientiert, dass sie eine Bewegung der an diesen ersten Auflage 26 aufliegenden Platine in z-Richtung formschlüssig blockieren, indem sie einen Anschlag bilden. Die oder das Spannmittel 18 drücken eine der Reflektorrückseite 12 zugewandte vordere Fläche 27 der Platine 14 gegen die mindestens zwei ersten Auflagen 26.
Translatorische Bewegungen der Platine 14, die längs der x-Achse erfolgen könnten und die in der 3 Bewegungen nach rechts oder links entsprechen würden, werden durch mindestens zwei zweite Auflagen 28 unterbunden. Die mindestens zwei zweiten Auflagen 28 werden im dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei rippenförmige Ausstülpungen oder Vorsprünge der Reflektorrückseite 12 gebildet. Die rippenförmigen Ausstülpungen sind so angeordnet, dass die Platine 14 mit einem in z-Richtung gelegenen vorderen Teil ihrer jeweils zur y-z-Ebene parallelen Seitenflächen 29 jeweils an einer der zweiten Auflagen 28 anliegt. Der Abstand der zweiten Auflagen 28 voneinander ist bevorzugt so auf die Abmessungen der Platine abgestimmt, dass die montierte Platine mit geringstmöglichem Abstand zwischen den beiden Auflagen 28 liegt.
Translatorische Bewegungen der Platine 14 in y-Richtung werden in der Situation, die in der 3 dargestellt ist, durch mindesten zwei dritte Auflagen 30 verhindert. Die dritten Auflagen 30 werden durch entsprechende Ausformungen der Reflektorrückseite 12, die auch als Anschlagrippen bezeichnet werden können, gebildet. In Bezug auf eine montierte Platine liegen die Anschlagrippen bevorzugt auf derselben Seite wie die Dome, an denen die festen Enden der Spannmittel befestigt sind. Die Spannmittel weisen bevorzugt ein Profil auf, bei dem der an der montierten Platine anliegende Bereich des Spannmittels eine Kraft auf die Platine ausübt, die sowohl eine z-Komponente als auch eine y-Komponente aufweist. Die y-Komponente drückt die Platine 14 gegen die durch die Ausformungen gebildeten dritten Auflagen 30. Die Anschlagrippen, welche die dritten Auflagen 30 aufweisen, sind bevorzugt mit den Domen 22, an denen die Spannmittel 18 gehaltert sind, einstückig ausgeführt.
3 zeigt ferner einen Ausschnitt B), in dem die Aufnahme 16 ohne Platine 14 dargestellt ist. Wie aus dem Ausschnitt B) ersichtlich ist, weisen die dritten Auflagen 30 bevorzugt paarweise angeordnete flächige Erhebungen 32 auf, so dass jede der mindestens zwei dritten Auflagen 30 an jedem ihrer Enden jeweils eine Erhebung 32 aufweist. Der Abstand zwischen den Erhebungen 32 einer dritten Auflage 30 ist so gewählt, dass sich die Platine 14 jeweils im Bereich ihrer vier Ecken gegen die Erhebungen 32 abstützt. Je zwei Ecken liegen an der längs zur x-Achse liegenden, der Reflektorrückseite 12 zugewandten, vorderen Kante 27 und einer der Reflektorrückseite 12 abgewandten hinteren Kante 34. Auf diese Weise wird eine Rotation der Platine 14 um eine zur x-Achse parallele Längsachse verhindert. Ohne solche Erhebungen würde die Platine in z-Richtung längs ihrer gesamten Länge in dieser Richtung aufliegen können, was bei einer Wölbung der Platine, wie sie durch eine Verspannung oder Vorspannung hervorgerufen werden kann, zu einer punktförmigen und damit nicht eindeutig definierten Auflage führen könnte. Durch die Erhebungen liegt die Platine in y-Richtung gewissermaßen an vier voneinander entfernten Punkten, zum Beispiel an vier Eckpunkten oder Eckbereichen an, was unerwünschte Kippbewegungen, die um die x-Achse erfolgen könnten, verhindert.
Bevorzugt sind die beiden dritten Auflagen 30 mit größtmöglichem Abstand zueinander angeordnet. Ein größtmöglicher Abstand stellt sich in diesem Fall dann ein, wenn sich die Platine 14 im Bereich ihrer im wesentlichen in z-Richtung verlaufenden, seitlichen Flächen 29 gegen die beiden dritten Auflagen 30 stützt, so dass auf diese Weise eine Rotation der Platine 14 um eine zur z-Achse parallele Achse verhindert wird.
Eine Rotation um eine parallel zur y-Achse liegende Achse wird dadurch verhindert, dass die vorzugsweise zwei ersten Auflagen 26 mit größtmöglichem Abstand zueinander angeordnet sind. Ein größtmöglicher Abstand ergibt sich hier dadurch, dass die zur Reflektorrückseite 12 hinweisende vordere Fläche 27 der Platine 14 im Bereich ihrer beiden äußeren Enden von den ersten Auflagen 26 gestützt wird. Denkbar ist es auch, die erste Auflage 26 einstückig auszuführen und die vordere Kante 27 so auszuformen, dass sich zwei, weit voneinander entfernte Abstützstellen zur ersten Auflage 26 hin ausbilden.
Alternativ ist es möglich die zweiten Auflagen 28, die eine Translation der Platine 14 in Richtung der x-Achse verhindern so auszugestalten, dass sie auch einer Rotation um die y-Achse entgegenwirken. Dann ist es denkbar, die mindestens zwei ersten Auflagen 26 auf eine erste Auflage 26 zu reduzieren.
Eine Translation in Richtung der negativen y-Achse, beziehungsweise eine Rotation um die x-Achse, bei der die Platine 14 nach unten schwenkt, wird durch mindestens eine Rampe 36 begrenzt. Ein Ausschnitt C zeigt die Rampe 36. Die Rampe 36 weist mindestens eine Rippe 38 auf, die so abgeschrägt ist, dass sie mit den dritten Auflagen 30 eine v-förmige Öffnung bildet, deren Weite mit zunehmender Annäherung an die Ausnehmung 15 in der Reflektorrückseite 12 abnimmt. Mit anderen Worten: Ein Abstand 39 in y-Richtung zwischen der die v-förmige Öffnung begrenzenden Rampenfläche und den dritten Auflagen 30 nimmt mit zunehmender Annäherung an die Reflektorrückseite ab. An der Reflektorrückseite 12 entspricht der Abstand 39 zwischen den dritten Auflagen und der Rampe 36 bevorzugt der Höhe der Platine 14, so dass die Platine dort in Richtung des Abstands spielfrei gehalten wird. Die Rampe 36 beziehungsweise die mindestens eine Rippe 38 ist seitlich, das heißt quer zu dem v-förmigen Querschnitt versetzt zu den dritten Auflagen 30 angeordnet. Die Rampe 36 dient, wie nachfolgend anhand von 4 erläutert wird, als Einführhilfe für die Platine 14 während der Montage der Platine an der Reflektorrückseite 12.
4 zeigt die Platine 14 und den Reflektor 10 in drei Montagestadien 4.1, 4.2 und 4.3. Jedem Montagestadium ist eine perspektivische Darstellung A und eine Schnittdarstellung B des Reflektors 10 zugeordnet. Die Schnittdarstellungen B zeigen die Aufnahme 16 im Reflektor 10 senkrecht zur x-Achse geschnitten, also in einer zur y-z-Ebene parallelen Schnittebene. Die Blickrichtung entspricht der x-Richtung. Die Platine wird durch die an der Rückseite des Gehäuses angeordnete Serviceöffnung zu der Aufnahme geführt.
Im ersten Montagestadium befindet sich die Platine 14 noch außerhalb der Aufnahme 16. Aus der zugehörigen Schnittdarstellung B ist ersichtlich, dass die Platine 14 in einem ersten Schritt in der Figur schräg von unten nach oben, dargestellt durch einen Pfeil mit dem Bezugszeichen 40, entlang der Rampe 36 in die Aufnahme 16 eingeführt wird, bis die Platine 14 mit ihrer vorderen Kante 27 an den ersten Auflagen 26 anliegt. Die Rampe liegt außerhalb der Schnittebene und ist daher gestrichelt dargestellt. Die Richtung und der Verlauf der Montagebewegung ergibt sich dadurch, dass die Platine in den zwischen den freien Enden der Spannmittel und der schiefen Ebene der Rampe verbleibenden Zwischenraum eingeführt werden muss.
Anschließend wird die Platine 14 im zweiten Schritt 4.2 nach oben entlang einer Achse, die durch die ersten Auflagen festgelegt ist und die im wesentlichen in x-Richtung verläuft, gegen die dritten Auflagen 30 geschwenkt. Eine Drehachse der Platine 14 liegt dabei entlang der vorderen Kante 27. Dabei drückt die hintere Kante 34 der Platine 14, die Spannelemente 18 nach oben, also in die positive y-Richtung und zur Seite, also in die negative z-Richtung, wodurch die Spannung der Spannelemente 18 erhöht wird. Eine Schwenkrichtung der Platine 14 wird durch einen Pfeil 42 angezeigt. Der Schritt 4.2 endet, wenn die Platine 14 an den dritten Auflagen 30 anliegt.
Die 4.3 zeigt die Endposition der Platine. Die unter Spannung stehenden Spannelemente 18 sind nahezu in ihre Ausgansposition zurückgekehrt und haben dadurch die Platine 14 in ihrer Endposition verriegelt. In dieser Position üben die Spannelemente 18 einen kontinuierlichen Druck in Richtung der y-Achse und der z-Achse auf die Platine 14 aus. Damit wird die Platine 14 spielfrei gegen die diesen Raumrichtungen zugeordneten Auflagen gedrückt und fixiert. An der vorderen Kante 27 ist die Platine zwischen den Erhebungen 32 der dritten Auflagen und der Rampe 36 eingeklemmt. Dabei wird ein geringfügiges Durchbiegen der Platine 14 in Kauf genommen, um einen spielfreien Sitz auch längs der x-Achse zu erzielen.
Es ist leicht ersichtlich, dass für die Demontage der Platine 14 lediglich die Spannelemente 18 angehoben werden müssen um die Platine 14 unbeschadet entnehmen zu können. Das Anheben der Spannelemente 18 und die Montage beziehungsweise Demontage der Platine 14 erfolgt manuell und ohne Werkzeuge.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine Montage der Platine in den folgenden drei Schritten erlaubt:

– Einlegen der Platine zwischen der mindestens einen abgeschrägten Rippe und den mindestens zwei dritten Auflagen;
– Schieben der Platine entlang der Rampe bis die Platine an den ersten Auflagen anliegt;
– Schwenken der Platine gegen die mindestens zwei dritten Auflagen;
– automatisches Verriegeln der Platine mittels der elastischen Spannmittel.

Die Demontage erfolgt in umgekehrter Reihenfolge durch Lösen der Verriegeln der Platine durch manuelles Lösen der elastischen Spannmittel, Wegschwenken der Platine von den mindestens zwei dritten Auflagen, Wegziehen der Platine von den ersten Auflagen entlang der Rampe und Herausnehmen der der Platine aus dem Raum zwischen der mindestens einen abgeschrägten Rippe und den mindestens zwei dritten Auflagen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007003256 A1 [0001, 0013]
EP 1610054 [0009]
EP 2251592 A2 [0009]
JP 2010192210 A [0011]
DE 102007059471 A1 [0011]
DE 102009023268 A1 [0012]
DE 102009022724 A1 [0014, 0014]
DE 102009022723 A1 [0014, 0014]
EP 1098135 A2 [0015]

Claims

Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einer Aufnahme (16) für eine Platine (14), die wenigstens eine Halbleiterlichtquelle trägt, wobei die Aufnahme (16) zwei erste Auflagen (26), wenigsten eine zweite Auflage (28) und mindestens zwei dritte Auflagen (30) aufweist, wobei die ersten Auflagen (26) eine Bewegung der Platine (14) längs einer ersten Raumrichtung begrenzen, die wenigstens eine zweite Auflage (28) eine Bewegung der Platine (14) längs einer zweiten Raumrichtung begrenzt, und die mindestens zwei dritten Auflagen (30) eine Bewegung der Platine (14) längs einer dritten Raumrichtung begrenzen, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (16) elastische Spannmittel (18) aufweist, die dazu eingerichtet und angeordnet sind, die Platine (14) lösbar sowohl gegen die ersten Auflagen (26) als auch gegen die mindestens zwei dritten Auflagen (30) zu drücken.
Beleuchtungseinrichtung nach vorangehendem Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass gegenüber den mindestens zwei dritten Auflagen (30) eine Rampe (36) angeordnet ist, die mindestens eine abgeschrägte Rippe (38) aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein kleinster Abstand (39) zwischen den mindestens zwei dritten Auflagen (30) und der Rampe (36) einer Höhe der Platine (14) entspricht.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannmittel als Haltefedern ausgeführt sind, die so gestaltet sind, dass sie beim Einlegen der Platine in die Aufnahme ausgelenkt und gespannt werden.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spannmittel ein loses Ende (18.2) aufweist, das bei montierter Platine an der Platine unter Vorspannung anliegt und das die Platine damit in die Aufnahme hineindrückt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spannmittel einen wellenförmiges oder Knicke aufweisendes Profil aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Auflagen (30) paarweise angeordnet Erhebungen (32) aufweisen.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dom (22) an dem ein Spannmittel (18) gehaltert ist, mit jeweils einer dritte Auflagen (30) einstückig ausgeführt ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse, in dem die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, eine Öffnung aufweist, durch die die Platine (14) entnommen wird.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (14) in der ersten Raumrichtung und in der zweiten Raumrichtung jeweils zwei zueinander parallele Kanten aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (16) umfassend die ersten Auflage (26), die zweiten Auflagen (28) und die dritten Auflagen (30) einstückig mit einem Reflektor (10) oder einer Abdeckung oder einem Halterahmen der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.