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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs, mit einem Halteelement, an dem eine Lichtbaugruppe aufweisend wenigstens eine Halbleiterlichtquelle und ein optisches Element angeordnet ist, wobei die Anordnung der Lichtbaugruppe am Halteelement wenigstens ein Verbindungselement umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Justage des Lichtmoduls, das zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs ausgebildet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Scheinwerfer neuerer Bauart weisen meist mehrere Lichtmodule auf, die zur Erfüllung einer Hauptlichtfunktion, also beispielsweise einem Abblendlicht, gemeinsam betrieben werden und kumulativ ein Lichtfeld vor dem Fahrzeug erzeugen. Dabei müssen einzelne Lichtmodule im Scheinwerfer genau einjustiert sein, die einzelne Teile des Lichtfelds vor dem Fahrzeug bilden können. Die Lichtmodule können ein Halteelement und eine Lichtbaugruppe aufweisen, und die Lichtbaugruppe umfasst eine Halbleiterlichtquelle und ein optisches Element, beispielsweise eine Linse oder vorzugsweise einen Reflektor, in das das mit der Halbleiterlichtquelle bereit gestellte Licht einstrahlt. Das Halteelement kann beispielsweise als Tragrahmen ausgeführt sein und dient zur Anordnung des Lichtmoduls im Gehäuse des Scheinwerfers. Beispielsweise kann das Halteelement starr im Gehäuse des Scheinwerfers eingebaut sein, und die Lichtbaugruppe muss am Halteelement einjustiert werden, um eine geforderte Ausrichtung des abgestrahlten Lichtes sowohl relativ zum Scheinwerfer als auch relativ zu weiteren Lichtbaugruppen zu ermöglichen.
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Die
US 2009/0303726 A1 zeigt ein Halbleiterlichtmodul, das eine Lichtbaugruppe bildet, die in einem Tragrahmen aufgenommen ist, wobei die Lichtbaugruppe einen Kühlkörper aufweist, auf dem vorderseitig eine Halbleiterlichtquelle angeordnet ist und rückseitig besitzt der Kühlkörper zur Kühlung der Halbleiterlichtquelle mehrere Kühlrippen. Das von der Halbleiterlichtquelle emittierte Licht gelangt durch ein optisches Element in Form einer Linse, und der Kühlkörper ist über drei Anschraubpunkte im Tragrahmen aufgenommen. Durch Verstellung der Schrauben in den Anschraubpunkten kann die Lage des Kühlkörpers relativ zur Linse verstellt werden, wodurch der Verstellbereich deutlich eingeschränkt ist. Ein größerer Verstellbereich kann dadurch erreicht werden, indem die Schnittstelle zwischen der Lichtbaugruppe und dem Halteelement durch eine Aufnahmefläche und Gegenfläche als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet sind. Dadurch kann die Lichtbaugruppe um einen zentralen Punkt verstellt werden, wird die Lichtbaugruppe jedoch durch Verbindungselemente, beispielsweise in Form von Schrauben am Tragrahmen festgeschraubt, können sich Lagefehler ergeben, die zu vermeiden sind.
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Die
DE 10 2008 007 647 A1 lehrt eine weitere Ausführungsform eines Lichtmoduls zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs, und ein Halteelement ist ausgebildet in Form eines Kühlkörpers, an dem eine Lichtbaugruppe mit einer Halbleiterlichtquelle beweglich angeordnet ist. Die Bewegung der Lichtbaugruppe kann um einen zentralen Punkt herum erfolgen, und ist die Lichtbaugruppe am Halteelement einjustiert, kann die einjustierte Position mit einer Feststellschraube justiert werden. Dadurch können sich jedoch wieder Lagefehler ergeben, sodass eine Feinjustage der Lichtbaugruppe am Halteelement nicht unbedingt möglich ist. Besonders vorteilhaft kann ein Lichtmodul einjustiert werden, indem zunächst eine Vorfixierung der Lichtbaugruppe am Halteelement vorgenommen wird, ohne dass für die spätere, dauerhafte Befestigung der Lichtbaugruppe am Halteelement Kräfte und/oder Momente eingebracht werden müssen. Insbesondere soll in einem wenigstens teilweise automatisierten Fertigungsprozess die Lichtbaugruppe zunächst auf einfache Weise eingestellt werden können, und anschließend soll durch ein oder mehrere Verbindungselemente eine dauerhafte Fixierung der Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement erreicht werden, ohne dass sich bei Aktivierung der Verbindungselemente, beispielsweise durch das Festziehen von Schraubelementen, die Lage der der Lichtbaugruppe am Halteelement wieder ändert.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Lichtmoduls zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs mit einer verbesserten Justagemöglichkeit der Lichtbaugruppe. Insbesondere soll die Lichtbaugruppe vorfixierbar sein, und bei einer finalen Fixierung der Lichtbaugruppe sollen in diese nach einer Justage möglichst keine Kräfte und/oder Momente eingeleitet werden.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul in Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und gemäß einem Verfahren nach Anspruch 7 mit den jeweils kennzeichnenden Merkmalen gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in abhängigen Ansprüchen gegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass zwischen dem Halteelement und der Lichtbaugruppe ein Federelement angeordnet ist, das eine federelastische Nachgiebigkeit zwischen dem Halteelement und der Lichtbaugruppe bildet und dass mit dem Halteelement und/oder mit der Lichtbaugruppe einen Formschluss bildet.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Federelements zwischen dem Halteelement und der Lichtbaugruppe ist eine Vorfixierung der Lichtbaugruppe am Halteelement möglich, indem die Verbindungselemente beispielsweise lediglich geringfügig, also mit einer ersten, kleinen Haltekraft, angezogen werden. Durch die federelastische Nachgiebigkeit kann nämlich die Lichtbaugruppe gegen das Halteelement leicht verspannt werden, und durch die Bildung wenigstens eines Formschlusses zwischen dem Federelement und dem Halteelement und/oder der Lichtbaugruppe kann die Lichtbaugruppe bereits bei einer geringen Haltekraft durch die Verbindungselemente am Halteelement fixiert werden, ohne dass die Lichtbaugruppe am Halteelement ihre Lage wieder ändert. Insbesondere dann, wenn die Verbindungselemente durch Fixierschrauben ausgeführt werden, verhindert das Festziehen der Verbindungselemente eine Veränderung der Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement, da der Formschluss durch das Federelement eine Veränderung der Lage am Halteelement verhindert. So kann die Lichtbaugruppe am Halteelement eingestellt werden, während das wenigstens eine Verbindungselement nur eine geringe Haltekraft aufbringt. Ist die geforderte Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement einjustiert, kann das wenigstens eine Verbindungselement, beispielsweise auch mehrere Verbindungselemente, festgezogen werden, und durch den Formschluss verhindert das Federelement eine Veränderung der Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement.
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Mit Vorteil kann das Federelement eine Zackenstruktur aufweisen, wodurch eine federelastische Nachgiebigkeit im Federelement gebildet ist und wodurch einschneidende Bereiche gebildet sind, die sich in das Halteelement und/oder eine Komponente der Lichtbaugruppe zur Bildung des Formschlusses einschneiden. Beispielsweise kann das Halteelement eine Aufnahmefläche aufweisen, gegen die eine Gegenfläche an der Lichtbaugruppe geführt wird, wobei das Federelement zwischen der Aufnahmefläche und der Gegenfläche angeordnet ist und an die Form der Flächen angepasst ist. Die Zackenstruktur und insbesondere die Einschneidebereiche können dabei gegen die Aufnahmefläche am Halteelement und/oder gegen die Gegenfläche an der Lichtbaugruppe angrenzen, und die Einschneidebereiche können sich in wenigstens eine der beiden Oberflächen, vorzugsweise in beide Oberflächen, einschneiden. Bereits ein geringfügiges Einschneiden der Einschneidebereiche des Federelementes in die Aufnahmefläche und/oder in die Gegenfläche kann eine effektive Fixierung der Lichtbaugruppe am Halteelement bewirken, und werden die Verbindungselemente festgezogen, verhindert der Formschluss durch die Einschneidebereiche im Eingriff in die Aufnahmeoberfläche und/oder in die Gegenfläche eine Veränderung der Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Lichtmoduls können die Aufnahmefläche und/oder die Gegenfläche in ihrer Flächenform als Teil einer Kugeloberfläche ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Aufnahmefläche eine Krümmung aufweisen, die an die Krümmung der Gegenfläche angepasst ist. Insbesondere kann das Federelement ebenfalls eine Krümmung nach Art einer Kugeloberfläche aufweisen, die mit der Krümmung der Gegenfläche und/oder der Aufnahmefläche übereinstimmt. Weitere, ebene oder beispielsweise zylindermantelförmige Justageflächen sind ebenfalls denkbar.
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Die Lichtbaugruppe kann einen Kühlkörper umfassen, an dem die Gegenfläche ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Federelement durch eine insbesondere mittels Stanz- und Biegeverfahren hergestelltes Federstahlelement gebildet sein, und die Einschneidebereiche des Federstahlelementes können sich in die Oberfläche des Kühlkörpers zumindest geringfügig eindrücken, der beispielsweise aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist. Das Halteelement kann aus einem Kunststoff hergestellt sein und einen Tragrahmen bilden, wobei am Halteelement auch mehrere Lichtbaugruppen ausgebildet sein können. Das Halteelement weist dabei eine kalottenförmige Aussparung auf, die konkav ausgebildet ist, und in die die konvex ausgebildete Gegenfläche an der Lichtbaugruppe einsitzt, während das Federelement zwischen der Gegenfläche und der Aufnahmefläche angeordnet ist. Sind am Halteelement mehrere konkav ausgebildete Aufnahmeflächen ausgebildet, können mehrere Lichtbaugruppen an einem gemeinsamen Halteelement angeordnet sein, wobei das Halteelement beispielsweise einen gemeinsamen Halterahmen bilden kann, der innenliegend im Scheinwerfer befestigt werden kann.
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Die vorliegende Erfindung richtet sich auch auf ein Verfahren zur Justage eines Lichtmoduls, das zur Anordnung in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs ausgebildet ist, mit einem Halteelement, an dem eine Lichtbaugruppe aufweisend wenigstens eine Halbleiterlichtquelle und ein optisches Element mit wenigstens einem Verbindungselement angeordnet ist, wobei das Verfahren wenigstens die folgende Schritte umfasst:
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Anordnen eines Federelementes mit einer federelastischen Nachgiebigkeit zwischen dem Halteelement und der Lichtbaugruppe; teilweises Festziehen des wenigstens einen Verbindungselementes derart, dass die Lichtbaugruppe am Halteelement manuell noch bewegbar ist; Einjustieren der Lage der Lichtbaugruppe am Halteelement unter einer mechanischen Vorspannung zwischen der Lichtbaugruppe und dem Halteelement durch das Federelement und vollständiges Festziehen des wenigstens einen Verbindungselementes unter Bildung eines Formschlusses des Federelementes mit dem Halteelement und/oder mit der Lichtbaugruppe.
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Durch das Verfahren wird der Vorteil erreicht, dass das Federelement eine Veränderung der Lage der Lichtbaugruppe nach dem Einjustieren verhindert, wenn die Verbindungselemente vollständig festgezogen werden. Der Formschluss wird dabei durch das Federelement gegen eine Aufnahmefläche am Halteelement und/oder gegen eine Gegenfläche an der Lichtbaugruppe erzeugt, beispielsweise mittels Einschneidebereichen am Federelement.
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Der Formschluss kann durch ein Einschneiden von am Federelement ausgebildeten Einschneidebereichen in das Halteelement und/oder in eine Komponente der Lichtbaugruppe gebildet werden, wobei vorzugsweise durch eine Zackenstruktur am Federelement der Formschluss sowohl am Halteelement als auch an der Lichtbaugruppe erzeugt wird, sodass das Federelement eine feste Verbindung zwischen der Lichtbaugruppe und dem Halteelement bildet, während die Verbindungselemente bereits nur teilweise festgezogen sind.
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Die Lichtbaugruppe kann einen Kühlkörper umfassen, an dem die Gegenfläche ausgebildet ist. Beispielsweise kann das Federelement durch ein insbesondere mittels Stanz- und Biegeverfahren hergestelltes Federstahlelement gebildet sein, und die Einschneidebereiche des Federstahlelementes können sich in die Oberfläche des Kühlkörpers eindrücken, der beispielsweise aus einem Aluminiummaterial hergestellt ist. Das Halteelement kann aus einem Kunststoff hergestellt sein und einen Tragrahmen bilden, wobei am Halteelement auch mehrere Lichtbaugruppen ausgebildet sein können. Das Halteelement weist dabei wenigstens eine kalottenförmige Aussparung auf, die konkav ausgebildet ist, und in die die konvex ausgebildete Gegenfläche an der Lichtbaugruppe einsitzt, während das Federelement zwischen der Gegenfläche und der Aufnahmefläche angeordnet ist. Sind am Halteelement mehrere konkav ausgebildete Aufnahmeflächen vorhanden, können mehrere Lichtbaugruppen an einem gemeinsamen Halteelement angeordnet sein, und das Lichtmodul weist mehrere Lichtbaugruppen auf.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG:
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematisierte Ansicht eines Lichtmoduls in Anordnung in einem Scheinwerfer, wobei eine Lichtbaugruppe des Lichtmoduls noch nicht an einem zugeordneten Halteelement angeordnet ist,
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2 das Ausführungsbeispiel des Lichtmoduls gemäß 1, wobei die Lichtbaugruppe an dem Halteelement angeordnet ist, und wobei zwei gezeigte Verbindungselemente lediglich teilweise festgezogen sind und
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3 die Anordnung der Lichtbaugruppe am Halteelement in einem Scheinwerfer für ein Fahrzeug, wobei die Verbindungselemente vollständig festgezogen sind.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lichtmoduls 1 zur Anordnung zu einem Scheinwerfer 100 eines Fahrzeugs, wobei der Scheinwerfer 100 lediglich schematisch angedeutet ist und ein Gehäuse aufweisen kann, in dem das Lichtmodul 1 aufgenommen ist. Das Lichtmodul 1 weist ein Halteelement 10 auf, über das oder mit dem das Lichtmodul 1 im Gehäuse des Scheinwerfers 100 befestigt werden kann. Beispielsweise kann das Halteelement 10 einen Tragrahmen bilden, der im Rahmen der vorliegenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels Bestandteil des Lichtmoduls 1 ist. Weiterhin weist das Lichtmodul 1 eine Lichtbaugruppe 11 auf, die am Halteelement 10 in verschiedenen Positionen befestigt werden kann, und um eine Sollposition der Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 einzujustieren, weist die Lichtbaugruppe 11 einen Einstellzapfen 21 auf, über den manuell oder mit einem Manipulator die Lichtbaugruppe 11 in ihrer Ausrichtung am Halteelement 10 so lange verstellt werden kann, bis eine gewünschte Sollposition der Lichtbaugruppe 11 erreicht ist. Die Lichtbaugruppe 11 weist weiterhin eine Halbleiterlichtquelle 12 und ein optisches Element 13 auf, wobei mit der Halbleiterlichtquelle 12 Licht in das optische Element 13, das als Reflektor ausgebildet ist, einstrahlt.
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Die Lichtbaugruppe 11 ist mit einem Kühlkörper 20 ausgebildet, der eine Grundstruktur der Lichtbaugruppe 11 bildet und über den die Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 angeordnet wird.
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Das Halteelement 10 weist eine Aufnahmefläche 18 auf, die mit einer Krümmung ausgebildet ist, wobei die Aufnahmefläche 18 beispielsweise den Teil einer Zylindermantelfläche bilden kann oder die Aufnahmefläche 18 bildet einen Teil einer Kugeloberfläche. Weiterhin weist die Lichtbaugruppe 11 auf der Rückseite des Kühlkörpers 20 eine Gegenfläche 19 auf, die die gleiche Krümmung besitzt wie die Aufnahmefläche 18. Durch die konvexe Ausgestaltung der Aufnahmefläche 18 und durch die konkave Ausgestaltung der Gegenfläche 19 kann die Aufnahmefläche 18 in der Gegenfläche 19 einsitzen. Durch die Anordnung der Gegenfläche 19 in der Aufnahmefläche 18 entsteht eine Art Gelenkführung der Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10, sodass die Lichtbaugruppe 11 entsprechend am Halteelement 10 bewegt werden kann.
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Zwischen der Lichtbaugruppe 11 und dem Halteelement 10 ist erfindungsgemäß in Federelement 15 eingebracht. Das Federelement 15 besitzt eine federelastische Nachgiebigkeit über Zackenstrukturen 16, die eine Einfederung des Federelementes 15 ermöglichen, welches beispielsweise aus einem Federstahl hergestellt ist. Wird, wie mit dem gezeigten Pfeil angedeutet, das Halteelement 10 gegen die Lichtbaugruppe 11 geführt, so kann dies unter leichter Einfederung des Federelementes 15 erfolgen, wie in 2 dargestellt.
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2 zeigt die Anordnung der Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 über Verbindungselemente 14, die als Schraubelemente ausgeführt sind und mit einem vorläufigen Anzugsmoment angezogen werden. Dabei federt das Federelement 15 zwischen dem Kühlkörper 20 und der Lichtbaugruppe 11 und dem Halteelement 10 leicht ein.
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Ist beispielsweise das Halteelement 10 starr im Gehäuse des Scheinwerfers 100 eingebracht, so kann über den Einstellzapfen 21, der beispielhaft am Kühlkörper 20 angeformt gezeigt ist, eine Einjustage der Lichtbaugruppe 11 erfolgen, womit über die Halbleiterlichtquelle 12 bereitgestelltes Licht, das in das optische Element 13 einstrahlt und wieder reflektiert, in seiner Abstrahlachse im Ergebnis vor dem Fahrzeug einjustiert werden kann. Die Verstellung der Lichtbaugruppe 11 über den Einstellzapfen 20 kann beispielsweise in zwei Richtungen erfolgen, wie mit Pfeilen rückseitig des Halteelementes 10 angedeutet.
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Die in 1 angedeuteten Einschneidebereiche 17, die in der Zackenstruktur 16 des Federelementes 15 an den Spitzen der Zacken angedeutet sind, können sich in das Material des Halteelementes 10 und/oder in das Material des Kühlkörpers 20 einschneiden. Beispielsweise können die Einschneidebereiche 17 in der Zackenstruktur 16 scharfe Spitzen oder Kanten bilden, die sich in das Kunststoffmaterial des Halteelementes 10 oder in das Aluminiummaterial des Kühlkörpers 20 einschneiden. Dadurch bleibt die eingestellte Position der Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 unverändert, obwohl die Verbindungselemente 14 noch nicht endgültig festgeschraubt sind und wobei das Einjustieren über den Einstellzapfen 21 möglich bleibt.
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3 zeigt schließlich das Lichtmodul 1 in Anordnung im Scheinwerfer 100 mit der Lichtbaugruppe 11, die über die Verbindungselemente 14 am Halteelement 10 in einem endgültigen Anordnung befestigt sind. Die als Schrauben ausgeführten Verbindungselemente 14 sind gegenüber der Anordnung in 2 endgültig festgezogen, sodass die Zackenstruktur 16 des Federelementes 15 weiter einfedert, und der Formschluss des Federelementes 15 zum Halteelement 10 und/oder zur Lichtbaugruppe 11 wird weiter vergrößert. Beim Anziehen der Verbindungselemente 14 in Form von Feststellschrauben werden keine Kräfte oder Momente auf die Lichtbaugruppe 11 ausgeübt, da durch den Formschluss über das Federelement 15 die Lichtbaugruppe 11 in einer unveränderlichen Position am Halteelement 10 angeordnet bleibt. Dadurch ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass eine einmal eingestellte Position der Lichtbaugruppe 11 gemäß 2 bei einem endgültigen Verbinden der Lichtbaugruppe 11 mit dem Halteelement 10 mit dem Anziehen der als Schrauben ausgeführten Verbindungselemente 14 sich nicht mehr verändert.
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In der Abfolge der 1, 2 und 3 zur Justage des Lichtmoduls 1 kann erfindungsgemäß das Verfahren zur Justage des Lichtmoduls 1 ausgeführt werden. Dabei wird zunächst ein Federelement 15 mit einer federelastischen Nachgiebigkeit zwischen dem Halteelement 10 und der Lichtbaugruppe 11 angeordnet (1), wonach ein teilweises Festziehen des wenigstens einen Verbindungselementes 14 erfolgt, derart, dass die Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 manuell noch bewegbar ist (2), wonach das Einjustieren der Lage der Lichtbaugruppe 11 am Halteelement 10 unter einer mechanischen Vorspannung zwischen der Lichtbaugruppe 11 und dem Halteelement 10 durch das Federelement 15 ermöglicht ist, wobei anschließend ein vollständiges Festziehen (3) des wenigstens einen Verbindungselementes 14 unter Bildung eines Formschlusses des Federelementes 15 mit dem Halteelement 10 und/oder mit der Lichtbaugruppe 11 erfolgt.
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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, räumlichen Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtmodul
- 100
- Scheinwerfer
- 10
- Halteelement
- 11
- Lichtbaugruppe
- 12
- Halbleiterlichtquelle
- 13
- optisches Element
- 14
- Verbindungselement
- 15
- Federelement
- 16
- Zackenstruktur
- 17
- Einscheidebereich
- 18
- Aufnahmefläche
- 19
- Gegenfläche
- 20
- Kühlkörper
- 21
- Einstellzapfen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0303726 A1 [0003]
- DE 102008007647 A1 [0004]
