DE102014103379A1 - Lichtmodul mit einer verbesserten Positionierung einer optischen Einheit zu einem Leuchtmittel - Google Patents

Lichtmodul mit einer verbesserten Positionierung einer optischen Einheit zu einem Leuchtmittel Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers, mit einem Kühlkörper (10), an dem eine Leiterplatte (11) aufgenommen ist, wobei auf der Leiterplatte (11) wenigstens ein Leuchtmittel (12) aufgenommen ist, das über den Kühlkörper (10) entwärmbar ist, und mit einer optischen Einheit (13), die am Kühlkörper (10) befestigt ist und derart vor der Leiterplatte (11) angeordnet ist, dass durch das Leuchtmittel (12) erzeugbares Licht in die optische Einheit (13) einstrahlbar ist. Erfindungsgemäß weist die optische Einheit (13) Positioniermittel (14) auf, die mit Gegenpositioniermitteln (15) der Leiterplatte (11) in Wirkverbindung stehen, wodurch eine Positionierung der optischen Einheit (13) zum Leuchtmittel (12) erzeugt ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers, mit einem Kühlkörper, an dem eine Leiterplatte aufgenommen ist, wobei auf der Leiterplatte wenigstens ein Leuchtmittel aufgenommen ist, das über den Kühlkörper entwärmbar ist und mit einer optischen Einheit, die am Kühlkörper befestigt ist und derart vor der Leiterplatte angeordnet ist, dass durch das Leuchtmittel erzeugbares Licht in die optische Einheit einstrahlbar ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die US 2013/0 250 599 A1 beschreibt ein Lichtmodul zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers und das Lichtmodul weist als Grundkörper einen Kühlkörper auf, und am Kühlkörper ist eine Leiterplatte aufgenommen, auf der ein Leuchtmittel angeordnet ist. Das Leuchtmittel ist dabei über den Kühlkörper entwärmbar. Weiterhin ist eine optische Einheit vorgesehen, die am Kühlkörper befestigt und an diesem positioniert ist. Dadurch wird eine genaue Position der optischen Einheit über dem Leuchtmittel erreicht, wobei jedoch erforderlich ist, genaue Aufnahmegeometrien am Kühlkörper sowohl zur Aufnahme der Leiterplatte als auch zur Aufnahme der optischen Einheit vorzusehen. Neben den erforderlichen genauen Aufnahmegeometrien am Kühlkörper bildet sich eine Toleranzkette zwischen der Leiterplatte mit dem Leuchtmittel und der optischen Einheit und durch ein Aufsummieren von Toleranzen kann es zu Abweichungen der Sollposition des Leuchtmittels relativ zur optischen Einheit kommen. Die optische Einheit kann beispielsweise aus einem Linsenhalter und einer Linse aufgebaut sein und es ist häufig erforderlich, zur Ausnutzung einer optimalen Lichtfunktion das Leuchtmittel möglichst genau zur Linse zu positionieren. Derartige Lichtmodule können beispielsweise eine Signallichtfunktion, jedoch auch eine Fernlichtfunktion oder eine Abblendlichtfunktion eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug wahrnehmen. Insbesondere bei Lichtmodulen, die zur Bildung eines Abblendlichtes dienen, sind sehr genaue Positionen des Leuchtmittels relativ zur Linse erforderlich. Das Leuchtmittel kann dabei vorzugsweise ein Halbleiterleuchtmittel sein, wobei das Leuchtmittel einzeln ausgebildet sein oder auch mehrere einzelne Leuchtmittel umfassen kann.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Positionierung einer optischen Einheit zu einem Leuchtmittel in einem Lichtmodul für ein Fahrzeug. Das Lichtmodul dient insbesondere zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug. Dabei soll das Lichtmodul Komponenten aufweisen, die möglichst einfach zu fertigen sind, insbesondere soll das Lichtmodul einfach zu montieren sein.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die optische Einheit Positioniermittel aufweist, die mit Gegenpositioniermitteln der Leiterplatte in Wirkverbindung stehen, wodurch eine Positionierung der optischen Einheit zum Leuchtmittel erzeugt ist.
  • Die Erfindung nutzt vorteilhaft die Möglichkeit, zwischen der Leiterplatte und der optischen Einheit eine Positionierung zu erzeugen, wobei zugleich die optische Einheit am Kühlkörper befestigt ist. Die Befestigung der optischen Einheit am Kühlkörper kann so vorgesehen sein, dass die Positionierung zwischen der optischen Einheit und der Leiterplatte eine genaue Anordnung der optischen Einheit vor dem Leuchtmittel ermöglicht, die haltende Aufnahme der optischen Einheit erfolgt jedoch konventionell am Kühlkörper. Dabei kann auch die Leiterplatte mit dem Leuchtmittel am Kühlkörper aufgenommen sein, um auf bekannte Weise eine Entwärmung des Leuchtmittels zu ermöglichen.
  • Durch die einfache Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Positioniermittel der optischen Einheit und dem Gegenpositioniermittel der Leiterplatte kann die optische Einheit über dem Leuchtmittel genau positioniert werden, wobei die Befestigung der optischen Einheit am Kühlkörper auf konventionelle Weise erfolgen kann.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Kühlkörper Positioniermittel aufweisen, die mit Gegenpositioniermitteln der Leiterplatte in Wirkverbindung stehen, wodurch eine Positionierung der Leiterplatte am Kühlkörper erzeugt wird. Dabei kann die Leiterplatte weitere Gegenpositioniermittel umfassen, die mit Positioniermitteln des Kühlkörpers in Wirkverbindung stehen, sodass eine genaue Anordnung der Leiterplatte auf dem Kühlkörper ermöglicht wird. Dabei kann auch die Leiterplatte auf konventionelle Weise am Kühlkörper befestigt werden, beispielsweise mittels Schraubelementen. Eine genaue Positionierung der Leiterplatte am Kühlkörper kann auch vorgesehen werden, die jedoch ohne Einfluss auf die Anordnung der optischen Einheit vor dem Leuchtmittel auf der Leiterplatte bleibt. Beispielsweise kann die optische Einheit am Kühlkörper mittels Schraubelementen befestigt werden. Dabei können die Schraubelemente in vorgesehenen Durchgangslöchern leicht beweglich bleiben, sodass zunächst die Wirkverbindung zwischen den Positioniermitteln an der optischen Einheit und den Gegenpositioniermitteln auf der Leiterplatte hergestellt wird, um anschließend mit den Schraubelementen die optische Einheit am Kühlkörper haltend zu befestigen. Während die Befestigung über die Schraubelemente zwischen der optischen Einheit und dem Kühlkörper erfolgt, ändert sich die Position der optischen Einheit über der Leiterplatte nicht, sondern die optische Einheit wird lediglich am Kühlkörper befestigt. Dabei kann eine Art Führung der Positioniermittel in den Gegenpositioniermitteln erfolgen, sodass trotz der Verwendung einfacher Schraubelemente eine genaue Position der optischen Einheit über dem Leuchtmittel ermöglicht wird.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls können die Positioniermittel an der optischen Einheit durch Positionierdome gebildet sein, wobei die Gegenpositioniermittel an der Leiterplatte beispielsweise durch Fanglöcher gebildet werden können. Dadurch kann die Anordnung der optischen Einheit vor der Leiterplatte dadurch erzeugt werden, dass die Positionierdome in den Fanglöchern einsitzen. Auf gleiche Weise können auch die Fanglöcher an der optischen Einheit vorgesehen werden und die Positionierdome sind an der Leiterplatte befestigt, um auf gleiche Weise in den Fanglöchern einzusitzen.
  • Die Positioniermittel am Kühlkörper können ebenfalls durch Positionierdome gebildet werden, wobei die Gegenpositioniermittel an der Leiterplatte durch Fanglöcher gebildet werden können. Auf gleiche Weise können bei Anordnung der Leiterplatte am Kühlkörper die Positionierdome in den Fanglöchern einsitzen.
  • Die optische Einheit kann einen Linsenhalter und eine Linse aufweisen, wobei die Positioniermittel vorzugsweise am Linsenhalter angeordnet sind. Auf gleiche Weise kann die optische Einheit auch einen Reflektorhalter und einen Reflektor aufweisen. Der Linsenhalter kann aus einem Kunststoff-Spritzguss-Bauteil ausgebildet sein, wobei die die Positioniermittel bildenden Positionierdome einteilig am Linsenhalter angeformt sein können, beispielsweise durch das Spritzgussverfahren.
  • Der Kühlkörper kann durch ein Aluminium-Druckguss-Bauteil gebildet sein, wobei die die Positioniermittel bildenden Positionierdome einteilig am Kühlkörper angeformt sein können.
  • Das Lichtmodul kann so ausgebildet sein, dass dieses in einem Tragrahmen aufgenommen werden kann. Dabei kann die Befestigung des Lichtmoduls am Tragrahmen über dem Kühlkörper gebildet sein. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der eine große Masse aufweisende Kühlkörper unmittelbar am Tragrahmen befestigt wird, während die optische Einheit wiederum am Kühlkörper befestigt ist und mit dem Kühlkörper als bauliche Einheit mitbewegt werden kann. Gemäß einer vorteilhaften Weiterführung können dabei auch am Tragrahmen Positioniermittel vorgesehen sein, die mit Gegenpositioniermitteln an der optischen Einheit in Wirkverbindung bringbar sind.
  • BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
  • Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1 Eine perspektivische, nicht montierte Anordnung eines Lichtmoduls mit einem Kühlkörper, einer Leiterplatte und einer optischen Einheit,
  • 2 eine Montageansicht des Lichtmoduls mit einer optischen Einheit, bevor diese am Kühlkörper angeordnet wird und
  • 3 eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls mit einem Kühlkörper und einer optischen Einheit, die in einer Montageposition vor einem Tragrahmen gezeigt ist.
  • 1 zeigt die Bestandteile eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls in einer fliegenden Ansicht. Das Lichtmodul weist einen Kühlkörper 10 auf, der beispielsweise ein Aluminium-Druckguss-Bauteil bildet. Vorderseitig weist der Kühlkörper 10 eine Montagefläche 24 auf und auf der Montagefläche 24 wird die vor dem Kühlkörper 10 dargestellte Leiterplatte 11 montiert. Eine Positionierung der Leiterplatte 11 auf der Montagefläche 24 erfolgt durch am Kühlkörper angeordnete Positioniermittel 16 in Form von Positionierdomen. Die Positionierdome ragen aus der Montagefläche 24 heraus und können bei Aufsetzen der Leiterplatte 11 in Gegenpositioniermittel 17 eingreifen, die als Fanglöcher ausgebildet sind. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leiterplatte 11 zunächst eine genaue Position auf der Montagefläche 24 des Kühlkörpers 10 einnimmt. Zur Befestigung der Leiterplatte 10 können nicht dargestellte Schraubelemente dienen, die durch Durchgangslöcher 25 in der Leiterplatte 11 hindurchgeführt und in Einschraublöcher 26 im Kühlkörper 10 eingeschraubt werden (Schraubelemente 27, siehe 2).
  • Weiterhin weist das Lichtmodul eine optische Einheit 13 auf, die aus einem einteiligen aus einem Kunststoffbauteil gebildeten Linsenhalter 19 und einer Linse 20 aufgebaut ist. An der optischen Einheit 13 befinden sich Positioniermittel 14 in Form von Positionierdomen, die einteilig mit dem Linsenhalter 19 ausgeführt sind. Wird die optische Einheit 13 am Kühlkörper 10 angeordnet, so können die Positioniermittel 14 in Gegenpositioniermittel 15 eingreifen, die als Fanglöcher in der Leiterplatte 11 eingebracht sind. Damit die Positionierdome am Linsenhalter 19 nicht auf der Montagefläche 24 aufsetzen, weist die Montagefläche 24 Eintauchbohrungen 28 auf, die in freies Hineinragen der Positioniermittel 14 erlauben. Die als Fanglöcher ausgebildeten Gegenpositioniermittel 15 in der Leiterplatte 11 können als kreisrunde Öffnungen ausgebildet sein oder, wie das Ausführungsbeispiel zeigt, kann ein Gegenpositioniermittel 15 als rundes Fangloch (rechte Seite) und ein weiteres Gegenpositioniermittel 15 kann als längliches Fangloch ausgebildet sein (linke Seite). Dadurch kann ein Verspannen der Positionierdome an der optischen Einheit 13 in den Fanglöchern an der Leiterplatte 11 vermieden werden. Auf gleiche Weise können die Gegenpositioniermittel 17 einmal als rundes und eines als längliches Fangloch in der Leiterplatte 11 ausgebildet sein.
  • Vor dem Linsenhalter 19 ist eine Blende 29 gezeigt, die über der am Kühlkörper 10 angeordneten Leiterplatte 11 angeordnet werden kann, wobei die Blende 29 eine Blendenöffnung 30 aufweist, die mit der Position des Leuchtmittels 12 in Übereinstimmung gebracht wird, sodass das durch das Leuchtmittel 12 erzeugbare Licht durch die Blendenöffnung 30 hindurchtreten kann. Durch die Blende 29 werden insbesondere auf der Leiterplatte 11 aufgenommene elektronische Komponenten vor Sonneneinstrahlung geschützt, die unter ungünstigen Umständen durch die Linse 20 von der Außenseite des Lichtmoduls eintreten und auf der Leiterplatte 11 fokussieren kann.
  • 2 zeigt das Lichtmodul mit der Leiterplatte 11 in Anordnung am Kühlkörper 10, wobei die Befestigung der Leiterplatte 11 mit den Schraubelementen 27 dargestellt ist. Nach Anordnung der Blende 29 innenseitig im Linsenhalter 19 kann die optische Einheit 13 gemeinsam mit der Blende 29 (siehe hierzu 1) auf der Aufnahmeseite des Kühlkörpers 10 angeordnet werden. Die Positionierung der optischen Einheit 13 vor dem Kühlkörper 10 zeigt die Montageposition, aus der die optische Einheit 13 in gezeigter Pfeilrichtung gegen die Vorderseite des Kühlkörpers 10 bewegt wird. Dabei gelangen die Positioniermittel 14 (siehe hierzu 1) in die Gegenpositioniermittel 15, sodass die optische Einheit 13 relativ zur Leiterplatte 10 genau positioniert ist. Anschließend kann über die gezeigten Schraubelemente 18 die optische Einheit 13 mit dem Kühlkörper 10 verschraubt werden.
  • 3 zeigt das Lichtmodul in einer montierten Anordnung und die optische Einheit 13 mit dem Linsenhalter 19 und der Linse 20 ist auf der Vorderseite des Kühlkörpers 10 positioniert und verschraubt. Das damit eine bauliche Einheit bildende Lichtmodul kann an einen Tragrahmen 21 montiert werden, und über den Tragrahmen 21 kann das Lichtmodul vorzugsweise beweglich im Gehäuse eines Scheinwerfers aufgenommen werden. Zur Befestigung des Lichtmoduls am Tragrahmen 21 sind wiederum Positioniermittel 22 am Tragrahmen 21 vorgesehen, die als Positionierdome ausgeführt sind (ein vorderseitiger Positionierdom ist durch die Perspektive sichtbar, ein hinterseitiger Positionierdom ist verdeckt). Die Positioniermittel 22 am Tragrahmen 21 können in Gegenpositioniermittel 23 an der optischen Einheit 13 eingreifen, wobei die Gegenpositioniermittel 23 als Fanglöcher im Linsenhalter 19 der optischen Einheit 13 ausgeführt sind.
  • Wird die optische Einheit 13 an den Tragrahmen 21 herangeführt, so gelangen die Positioniermittel 22 in Wirkverbindung mit den Gegenpositioniermitteln 23 und anschließend kann mit Schraubelementen 31 das Lichtmodul am Tragrahmen 21 verschraubt werden.
  • Durch die erfindungsgemäße Positionierung der optischen Einheit 13 zur Leiterplatte 11 und die gleichzeitige haltende Anordnung der optischen Einheit 13 am Kühlkörper 10 wird der Vorteil einer sehr genauen Einstrahlung von mit dem Leuchtmittel 12 erzeugtem Licht in die Linse 20 erreicht, wodurch eine hohe Lichtqualität des Lichtmoduls erreicht wird. Insbesondere entfallen kostenintensive Bearbeitungen des Kühlkörpers 10, da dieser nicht mehr in der Toleranzkette zwischen der Linse 20 und dem Leuchtmittel 12 angeordnet ist. Die Linse 20 kann über weitere Positioniermittel am Linsenhalter 19 positioniert werden, insbesondere kann ein Kunststoff-Schweißverfahren zur Befestigung der Linse 20 aus einem Kunststoffmaterial am Linsenhalter 19 erfolgen, das ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial ausgebildet ist. Ein Schweißverfahren kann beispielsweise ein Laser-Durchstrahlverfahren sein.
  • Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kühlkörper
    11
    Leiterplatte
    12
    Leuchtmittel
    13
    optische Einheit
    14
    Positioniermittel
    15
    Gegenpositioniermittel
    16
    Positioniermittel
    17
    Gegenpositioniermittel
    18
    Schraubelement
    19
    Linsenhalter
    20
    Linse
    21
    Tragrahmen
    22
    Positioniermittel
    23
    Gegenpositioniermittel
    24
    Montagefläche
    25
    Durchgangsloch
    26
    Einschubloch
    27
    Schraubelement
    28
    Eintauchbohrung
    29
    Blende
    30
    Blendenöffnung
    31
    Schraubelement
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2013/0250599 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Lichtmodul zur Anordnung in einem Gehäuse eines Scheinwerfers, mit einem Kühlkörper (10), an dem eine Leiterplatte (11) aufgenommen ist, wobei auf der Leiterplatte (11) wenigstens ein Leuchtmittel (12) aufgenommen ist, das über den Kühlkörper (10) entwärmbar ist, und mit einer optischen Einheit (13), die am Kühlkörper (10) befestigt ist und derart vor der Leiterplatte (11) angeordnet ist, dass durch das Leuchtmittel (12) erzeugbares Licht in die optische Einheit (13) einstrahlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit (13) Positioniermittel (14) aufweist, die mit Gegenpositioniermitteln (15) der Leiterplatte (11) in Wirkverbindung stehen, wodurch eine Positionierung der optischen Einheit (13) zum Leuchtmittel (12) erzeugt ist.
  2. Lichtmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (10) Positioniermittel (16) aufweist, die mit Gegenpositioniermitteln (17) der Leiterplatte (11) in Wirkverbindung stehen, wodurch eine Positionierung der Leiterplatte (11) am Kühlkörper (10) erzeugt ist.
  3. Lichtmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit (13) am Kühlkörper (10) mittels Schraubelementen (18) befestigt ist.
  4. Lichtmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniermittel (14) an der optischen Einheit (13) durch Positionierdome gebildet sind, und wobei die Gegenpositioniermittel (15) an der Leiterplatte (11) durch Fanglöcher gebildet sind, sodass bei Anordnung der optischen Einheit (13) vor der Leiterplatte (11) die Positionierdome in den Fanglöchern einsitzen.
  5. Lichtmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positioniermittel (16) am Kühlkörper (10) durch Positionierdome gebildet sind, und wobei die Gegenpositioniermittel (17) an der Leiterplatte (11) durch Fanglöcher gebildet sind, sodass bei Anordnung der Leiterplatte (11) am Kühlkörper (10) die Positionierdome in den Fanglöchern einsitzen.
  6. Lichtmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Einheit (13) einen Linsenhalter (19) und eine Linse (20) aufweist, wobei die Positioniermittel (14) am Linsenhalter (19) angeordnet sind.
  7. Lichtmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Linsenhalter (19) aus einem Kunststoff-Spritzgussbauteil gebildet ist, wobei die die Positioniermittel (14) bildenden Positionierdome einteilig am Linsenhalter (19) angeformt sind.
  8. Lichtmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (10) durch ein Aluminium-Druckgussbauteil gebildet ist, wobei die die Positioniermittel (16) bildenden Positionierdome einteilig am Kühlkörper (10) angeformt sind.
  9. Lichtmodul nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtmodul zur Aufnahme in einem Tragrahmen (21) ausgebildet ist, wobei die Befestigung des Lichtmoduls am Tragrahmen (21) über den Kühlkörper (10) gebildet ist.
  10. Lichtmodul Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass am Tragrahmen (21) Positioniermittel (22) vorgesehen sind, die mit Gegenpositioniermitteln (23) an der optischen Einheit (13) in Wirkverbindung bringbar sind.
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