DE102016201206A1

DE102016201206A1 - Verfahren zur Verarbeitung einer Halteeinrichtung für ein Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016201206A1
Application number: DE102016201206.1A
Authority: DE
Inventors: Narcis Barqueros; Michael Hiegler; Uwe Bormann; Martin Gottheil
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-07-27
Also published as: EP3408583A1; CN108603645A; US20190353318A1; CN108603645B; WO2017129619A1; US11060686B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verarbeitung einer Halteeinrichtung (10) für ein Lichtmodul (6) einer Beleuchtungseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Ein auf der Halteeinrichtung (10) angeordnetes SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) wird zu einer Lichterzeugung betrieben. Eine Abstrahlcharakteristik einer lichtemittierenden Fläche des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils (12) wird ermittelt. In Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik wird ein mechanisches Merkmal bezüglich der Halteeinrichtung (10) festgelegt. Ein mit dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) optisch zusammenwirkendes Optikelement (14) wird in Abhängigkeit von dem mechanischen Merkmal zu dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) festgelegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verarbeitung einer Halteeinrichtung für ein Lichtmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, dass die Anordnung von SMD-Elektronikbauteilen auf einer Leiterplatte insbesondere bei einem Reflow-Löten mit hohen Toleranzen in Bezug auf die Positioniergenauigkeit einhergeht.
Aus der WO 2014/153576 ist beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung eines mit wenigstens einem oberflächenmontierten SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil bestückten Schaltungsträgers bekannt. Die wenigstens eine SMD-LED wird am Schaltungsträger positioniert. Die Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen SMD-LED wird optisch detektiert und die wenigstens eine SMD-LED wird am Schaltungsträger in Abhängigkeit von der detektierten Position des lichtemittierenden Bereichs der wenigstens einen SMD-LED montiert.
Offenbarung der Erfindung
Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, Toleranzen, die bei der Anordnung eines SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils auf einem Lichtmodul einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs entstehen, zu kompensieren.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Verarbeitung einer Halteeinrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird.
Ein auf der Halteeinrichtung angeordnetes SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil wird zu einer Lichterzeugung betrieben. Eine Abstrahlcharakteristik einer lichtemittierenden Fläche des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils wird ermittelt. In Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik wird ein mechanisches Merkmal bezüglich der Halteeinrichtung festgelegt. Ein mit dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil optisch zusammenwirkendes Optikelement wird in Abhängigkeit von dem mechanischen Merkmal zu dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil festgelegt.
Die lichtemittierende Fläche eines SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils leuchtet beispielsweise nicht immer homogen und kann beispielsweise ein von SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil zu SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil unterschiedliches Lichtzentrum bzw. eine unterschiedliche Lichtverteilung über die lichtemittierende Fläche hinweg aufweisen.
Vorteilhaft kann durch das vorgeschlagene Verfahren eine toleranzbedingte Positionsverschiebung, die zu einer nicht spezifikationsgemäßen Abstrahllichtverteilung führen würde, verhindert werden. Insbesondere Toleranzen, die die Abstrahlcharakteristik der lichtemittierenden Fläche und/oder die Anordnung des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils auf der Halteeinrichtung betreffen, können so auf einfache Art und Weise kompensiert werden.
Vorteilhaft können so weitere Maßnahmen, die die präzise Anordnung des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils in Bezug zu der Halteeinrichtung betreffen, entfallen. Darüber hinaus lassen sich günstigere SMD-Halbleiterlichtquellenbauteile verwenden, die eine höhere Variation der Lichtverteilung über der lichtemittierenden Fläche aufweisen. Insgesamt ergibt sich somit, dass sich so ein Lichtmodul herstellen lässt, das bei reduzierten Kosten zugleich eine präzisere Abstrahllichtverteilung mit sich bringt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden erste Koordinaten eines Ist-Lichtzentrums der Abstrahlcharakteristik ermittelt. Die ersten Koordinaten werden mit zweiten Koordinaten eines Soll-Lichtzentrums der Abstrahlcharakteristik verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird das mechanische Merkmal bezüglich der Halteeinrichtung festgelegt. Vorteilhaft kann somit aus dem Vergleich auf die Position des mechanischen Merkmals geschlossen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Optikelement mittels eines jeweiligen Befestigungsmittels, das an dem mechanischen Merkmal angreift, befestigt. Mithin kann das mechanische Merkmal unmittelbar zur Befestigung des Optikelements verwendet werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform werden Koordinaten des mechanischen Merkmals optisch detektiert. Das Optikelement wird in Abhängigkeit von den Koordinaten des mechanischen Merkmals auf der Halteeinrichtung befestigt. Vorteilhaft kann über die Anordnung des mechanischen Merkmals die Abstrahlcharakteristik der lichtemittierenden Fläche bezüglich des Halteelements festgelegt werden und in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt kann das Optikelement befestigt werden. Vorteilhaft können so auch weitere Bauteile auf der Halteeinrichtung in Abhängigkeit von der Position des mechanischen Merkmals angeordnet werden. Darüber hinaus bietet die optische Detektion der Koordinaten des mechanischen Merkmals eine Möglichkeit, die Halteeinrichtung im Rahmen einer Qualitätskontrolle auszusortieren, wenn die Koordinaten des mechanischen Merkmals zu weit von Soll-Koordinaten entfernt sind.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das mechanische Merkmal eine Durchgangsöffnung durch die Halteeinrichtung. Die Festlegung der Durchgangsöffnung umfasst ein Bohren durch die Halteeinrichtung. Somit kann auf einfache Art und Weise das mechanische Merkmal in die Halteeinrichtung eingebracht werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das mechanische Merkmal ein Referenzkörper. Die Festlegung des Referenzkörpers umfasst ein Anordnen des Referenzkörpers auf der Seite der Halteeinrichtung, auf der das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil angeordnet ist. Durch den Referenzkörper kann vorteilhaft die Detektion der Koordinaten verbessert werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Referenzkörper ein von der Oberfläche der Halteeinrichtung beabstandetes Detektionsmerkmal. Vorteilhaft werden somit Schattenwürfe anderer Bauteile reduziert und eine Fokussierung auf das beabstandete Detektionsmerkmal kann vorteilhaft zu einer genaueren Ermittlung der Position des Referenzkörpers auf der Halteeinrichtung führen.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Es werden für funktionsäquivalente Größen und Merkmale in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs;
2 und 4 jeweils eine schematische Draufsicht auf eine Halteeinrichtung für ein Lichtmodul;
3 und 5 jeweils ein schematisches Ablaufdiagramm; und
6 und 7 jeweils ein Referenzbauteil in perspektivischer Ansicht.
1 zeigt in schematischer Form eine Beleuchtungseinrichtung 2 eines Kraftfahrzeugs, die vorliegend als Scheinwerfer ausgebildet ist. Die Beleuchtungseinrichtung 2 umfasst ein Gehäuse 4, in dem ein Lichtmodul 6 angeordnet ist. Eine Lichtaustrittsöffnung des Gehäuses 4 ist mit einer Abdeckscheibe 8 verschlossen.
Das Lichtmodul 6 umfasst eine Halteeinrichtung 10, auf der ein SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 angeordnet ist. Ebenfalls ist auf der Halteeinrichtung 10 ein Optikelement 14 angeordnet, das vorliegend als Reflektor ausgebildet ist. Selbstverständlich kann anstelle des Reflektors auch ein Transmissionselement auf der Halteeinrichtung 10 angeordnet sein. Bei der Halteeinrichtung 10 kann es sich beispielsweise um eine Leiterplatte handeln. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen denkbar, bei denen das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 auf einer Leiterplatte angeordnet ist und die Leiterplatte ist auf der Halteeinrichtung 10 angeordnet, wobei die Halteeinrichtung 10 keine Leiterplatte sein muss, sondern auch als Kühlkörper oder ein Element mit anderer Funktion ausgebildet sein kann.
Das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 erzeugt eine Primärlichtverteilung 16, die mittels des Optikelements 14 in eine Sekundärlichtverteilung 18 umgewandelt wird. Die Sekundärlichtverteilung 18 wird in eine Hauptabstrahlrichtung 20 von der Beleuchtungseinrichtung 2 in Richtung einer Fahrbahn abgestrahlt. Mithin ist die Anordnung des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils 12 bezüglich des Optikelements 14 entscheidend für die Lage und Erzeugung der Sekundärlichtverteilung 18.
2 zeigt in schematischer Draufsicht die Halteeinrichtung 10, auf der das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 angeordnet ist. Das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 umfasst eine lichtemittierende Fläche 22. Mittels eines optischen Inspektionssystems wird eine Abstrahlcharakteristik beispielsweise in Form der vorliegenden Draufsicht ermittelt. Aus der Abstrahlcharakteristik lassen sich erste Koordinaten 24 eines Ist-Lichtzentrums der lichtemittierenden Fläche 22 ermitteln. Die ersten Koordinaten 24 beziehen sich auf ein Koordinatensystem, das bezüglich der Halteeinrichtung 10 festgelegt ist. Zweite Koordinaten 26, die sich auf dasselbe vorgenannte Koordinatensystem beziehen, stehen für ein Soll-Lichtzentrum der lichtemittierenden Fläche 22. Durch einen Vergleich der ersten Koordinaten 24 mit den zweiten Koordination 26 lässt sich ein Verschiebevektor 28 ermitteln. Soll-Koordinaten 30 zur Anordnung eines mechanischen Merkmals 32a, 32b werden in Abhängigkeit von dem Verschiebevektor 28 zu Ist-Koordinaten 34a, 34b transformiert, um an der Stelle der Ist-Koordinaten 34a, 34b das jeweilige mechanische Merkmal 32a, 32b auszuführen bzw. anzuordnen.
Vorliegend ist das mechanische Merkmal 32a, 32b eine Durchgangsöffnung, die an der Ist-Koordinate 34a, 34b durch die Halteeinrichtung 10 mittels einer Bohrung angeordnet wird. Das Optikelement 14 wird mittels angeformter Befestigungsmittel, die in die Durchgangsöffnung gemäß dem mechanischen Merkmal 32a, 32b eingreifen, bezüglich der Halteeinrichtung 10 festgelegt.
In einer anderen Ausführungsform können die Durchgangsöffnungen optisch detektiert werden und das Optikelement wird in Abhängigkeit von den detektierten Ist-Koordinaten 34a, 34b an einer von den mechanischen Merkmalen 32a, 32b beabstandeten Stelle mit der Halteeinrichtung 10 beispielsweise mit einer Verklebung als Befestigungsmittel verbunden.
3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm 36. In einem ersten Schritt 38 wird das auf der Halteeinrichtung 10 angeordnete SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 zu einer Lichterzeugung betrieben. In einem zweiten Schritt 40 wird die Abstrahlcharakteristik der lichtemittierenden Fläche 22 des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils 12 ermittelt. In einem dritten Schritt 42 wird in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik das mechanische Merkmal 32 bezüglich der Halteeinrichtung 10 festgelegt. Der dritte Schritt 42 umfasst ein Bohren der Halteeinrichtung 10 an den Koordinaten 34a, 34b. In einem vierten Schritt 44 wird das mit dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 optisch zusammenwirkende Optikelement 14 in Abhängigkeit von dem mechanischen Merkmal 32a, 32b zu dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 festgelegt.
4 zeigt in schematischer Draufsicht die Halteeinrichtung 10. Auf einer Oberfläche 47 der Halteeinrichtung 10, auf der das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 angeordnet ist, wird ein mechanisches Merkmal 46a, 46b, das vorliegend als Referenzkörper ausgebildet ist, angeordnet. Mithin bedeutet eine Festlegung des Referenzkörpers ein Anordnen des Referenzkörpers auf der gleichen Seite der Halteeinrichtung 10, auf der auch das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 angeordnet ist. Das mechanische Merkmal 46a, 46b umfasst ein von der Oberfläche 47 beabstandetes Detektionsmerkmal 48a, 48b. Mittels des Detektionsmerkmals 48a, 48b werden die Ist-Koordinaten 34a, 34b weiteren Fertigungsschritten zur Verfügung gestellt und dokumentieren so die erste Koordinate 24 des Ist-Lichtzentrums der lichtemittierenden Fläche 22.
5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm 50. Im Unterschied zum Ablaufdiagramm 36 der 3 wird in 5 nach dem zweiten Schritt 40 ein dritter Schritt 52 ausgeführt. In den dritten Schritt 52 wird das mechanische Merkmal 46a, 46b bezüglich der Halteeinrichtung 10 beispielsweise mittels eines Klebevorgangs und einer entsprechenden Klebeverbindung festgelegt. In einem vierten Schritt 54, der auf den dritten Schritt 52 folgt, werden mittels des optischen Inspektionssystems das Detektionsmerkmal 48a, 48b und damit die Koordinaten 34a, 34b ermittelt. In Abhängigkeit von den Koordinaten 34a, 34b kann dann die optische Komponente, die mit dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil 12 optisch zusammenwirkt, bezüglich der Halteeinrichtung 10 festgelegt bzw. befestigt werden.
6 zeigt eine Ausführungsform des mechanischen Merkmals 46. Das mechanische Merkmal 46 umfasst einen Sockel 56, der auf der Oberfläche 47 der Halteeinrichtung 10 anordenbar ist. Von einer Oberfläche 58 des Sockels 56 ausgehend erstreckt sich ein Zylinder 60, der mit einer Kreisfläche 62 abgeschlossen wird. Die Kreisfläche 62 umfasst einen Rand, der das Detektionsmerkmal 48 bildet. Das Detektionsmerkmal 48 ist somit beabstandet von der Oberfläche 47 der Halteeinrichtung 10 und beabstandet von der Oberfläche 58 des mechanischen Merkmals 46 angeordnet und kann durch diese Beabstandung einfach fokussiert und detektiert werden.
In einer Ausführungsform weist die Kreisfläche 62 eine erste Farbgebung auf, die unterschiedlich ist zu einer zweiten Farbgebung der Oberfläche 58. Wird das mechanische Merkmal 46 beleuchtet, so wird von der Kreisfläche 62 Licht mit einer ersten Wellenlänge und von der Oberfläche 58 Licht einer zweiten Wellenlänge zurückgeworfen, wobei sich die erste Wellenlänge von der zweiten Wellenlänge um zumindest 50 nm unterscheidet. So kann die Erkennung des Detektionsmerkmals 48 verbessert werden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform des mechanischen Merkmals 46. Ein Quader 64 umfasst eine Durchgangsöffnung 66. Eine Unterseite 68 ist zur Anordnung auf der Oberfläche 47 vorgesehen. Eine Oberseite 70 ist beabstandet zu der Unterseite 68 und damit beabstandet zu der Oberfläche 47 angeordnet. Die Durchgangsöffnung 66 stellt an der Oberseite 70 das Detektionsmerkmal 48 bereit, das vorliegend als Kante ausgebildet und beabstandet zu der Oberfläche 47 der Halteeinrichtung einfach von dem optischen Inspektionssystem fokussiert und nicht durch andere Bauteile abgeschattet erkannt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/153576 [0003]

Claims

Ein Verfahren zur Verarbeitung einer Halteeinrichtung (10) für ein Lichtmodul (6) einer Beleuchtungseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, wobei ein SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) auf der Halteeinrichtung (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das auf der Halteeinrichtung (10) angeordnete SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) zu einer Lichterzeugung betrieben wird, – dass eine Abstrahlcharakteristik einer lichtemittierenden Fläche (22) des SMD-Halbleiterlichtquellenbauteils (12) ermittelt wird, – dass in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik ein mechanisches Merkmal (32; 46) bezüglich der Halteeinrichtung (10) festgelegt wird, und – dass ein mit dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) optisch zusammenwirkendes Optikelement (14) in Abhängigkeit von dem mechanischen Merkmal (32; 46) zu dem SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) festgelegt wird.
Das Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei erste Koordinaten (24) eines Ist-Lichtzentrums der lichtemittierenden Fläche (22) in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik ermittelt werden, wobei die ersten Koordinaten (24) mit zweiten Koordinaten (26) eines Soll-Lichtzentrums der lichtemittierenden Fläche (22) verglichen werden, und wobei in Abhängigkeit von dem Vergleich das mechanische Merkmal (32; 46) bezüglich der Halteeinrichtung (10) festgelegt wird.
Das Verfahren nach dem Anspruch 1 oder 2, wobei das Optikelement (14) mittels eines jeweiligen Befestigungsmittels, das an dem mechanischen Merkmal (32; 46) angreift, zu der Halteeinrichtung (10) festgelegt wird.
Das Verfahren nach dem Anspruch 1 oder 2, wobei Koordinaten (34) des mechanischen Merkmals (32; 46) optisch detektiert werden, und wobei das Optikelement (14) in Abhängigkeit von den Koordinaten (34) des mechanischen Merkmals (32; 46) zu der Halteeinrichtung (10) festgelegt wird.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das mechanische Merkmal (32) eine Durchgangsöffnung durch die Halteeinrichtung (10) ist, und wobei die Festlegung der Durchgangsöffnung ein Bohren durch die Halteeinrichtung (10) umfasst.
Das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das mechanische Merkmal (46) ein Referenzkörper ist, und wobei die Festlegung des Referenzkörpers ein Anordnen des Referenzkörpers auf der Seite der Halteeinrichtung (10), auf der das SMD-Halbleiterlichtquellenbauteil (12) angeordnet ist, umfasst.
Das Verfahren nach dem Anspruch 6, wobei der Referenzkörper ein von der Oberfläche (46) der Halteeinrichtung (10) beabstandetes Detektionsmerkmal (48) umfasst.
Eine Halteeinrichtung (10) für ein Lichtmodul (6) einer Beleuchtungseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, die nach dem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche hergestellt ist.
Ein Lichtmodul (6) einer Beleuchtungseinrichtung (2) eines Kraftfahrzeugs, das die Halteeinrichtung (10) nach dem vorstehenden Anspruch umfasst.