DE102016223710A1 - Method and device for producing a lighting device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung (2, 16), umfassend mindestens die Verfahrensschritte:Bereitstellen einer Strahlungsquelle (5),Bereitstellen eines optischen Elements (4),Anordnen des optischen Elements (4) in einer gewünschten Raumlage relativ zu der Strahlungsquelle (5), wobei das optische Element (4) mittels einer SMD-Bestückungseinrichtung (3) in der gewünschten Raumlage positioniert wird, wobei vor und/oder während dem Anordnen des optischen Elements (4) in der gewünschten Raumlage ein optisches Verbindungsmittel (15) im Bereich der Strahlungsquelle (5) aufgebracht wird.The invention relates to a method and a device for producing a lighting device (2, 16), comprising at least the method steps: providing a radiation source (5), providing an optical element (4), arranging the optical element (4) in a desired spatial position relative to the radiation source (5), wherein the optical element (4) is positioned in the desired spatial position by means of an SMD placement device (3), wherein before and / or during the positioning of the optical element (4) in the desired spatial position an optical connection means (15) in the region of the radiation source (5) is applied.
Description
Es ist bekannt, Beleuchtungseinrichtungen herzustellen, die als Lichtquelle eine oder mehrere LED aufweisen. Diese LED können auch durch einen SMD-Bestückungsautomat auf einer Leiterplatte angeordnet werden.It is known to produce lighting devices that have one or more LEDs as the light source. These LEDs can also be arranged by a SMD placement machine on a circuit board.
Weiter ist es bekannt, optische Elemente wie insbesondere Linsen zu verwenden, um das von einer Lichtquelle ausgestrahlte Licht in gewünschter Weise zu formen und/oder zu lenken. Auch ist es bekannt, optische Elemente, insbesondere Linsen, für LEDs zu verwenden, die auf einer Leiterplatte angeordnet sind.It is also known to use optical elements, in particular lenses, in order to form and / or direct the light emitted by a light source in a desired manner. It is also known to use optical elements, in particular lenses, for LEDs which are arranged on a printed circuit board.
Die
Eine derartige Befestigung von optischen Elementen an Leiterplatten weist jedoch nicht die gewünschte Genauigkeit auf, insbesondere die gewünschte Genauigkeit für die relative Position der Linse zur Lichtquelle. Hierdurch können Beleuchtungseigenschaften der Beleuchtungseinrichtung von gewünschten Beleuchtungseigenschaften in unerwünschtem Maße abweichen.However, such an attachment of optical elements to printed circuit boards does not have the desired accuracy, in particular the desired accuracy for the relative position of the lens to the light source. As a result, lighting properties of the lighting device may deviate undesirably from desired lighting properties.
Es stellt sich daher das technische Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, die das Herstellen der Beleuchtungsquelle mit gewünschten Beleuchtungseigenschaften ermöglichen, wobei eine hohe Reproduzierbarkeit und ein hoher Durchsatz bei der Herstellung sowie eine entsprechende Kostensenkung erreichbar sind.It is therefore the technical problem to provide a method and an apparatus for producing a lighting device, which allow the production of the illumination source with desired lighting properties, with high reproducibility and high throughput during manufacture and a corresponding cost reduction can be achieved.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 10. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution of the technical problem results from the objects with the features of
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung. Die Beleuchtungseinrichtung kann auch als Strahlungs- oder Lichtquelle bezeichnet werden. Das Verfahren umfasst mindestens die Verfahrensschritte:
- - Bereitstellen einer Strahlungsquelle, z.B. einer LED,
- - Bereitstellen eines optischen Elements,
- - Anordnen des optischen Elements in einer gewünschten Raumlage relativ zu der Strahlungsquelle, wobei das optische Element mittels einer SMD-Bestückungseinrichtung positioniert bzw. angeordnet wird.
- Providing a radiation source, eg an LED,
- Providing an optical element,
- - Arranging the optical element in a desired spatial position relative to the radiation source, wherein the optical element is positioned or arranged by means of an SMD placement device.
Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren zusätzlich den Schritt, dass zeitlich vor und/oder während dem Anordnen des optischen Elements in der gewünschten Raumlage ein optisches Verbindungsmittel im Bereich der Strahlungsquelle, insbesondere in einem Bereich um die Strahlungsquelle herum und/oder auf die Strahlungsquelle, aufgebracht wird. Es ist auch denkbar, dass alternativ oder kumulativ zeitlich nach dem Anordnen des optischen Elements in der gewünschten Raumlage ein optisches Verbindungsmittel im Bereich der Strahlungsquelle aufgebracht wird.According to the invention, the method additionally comprises the step of applying an optical connection means in the region of the radiation source, in particular in an area around the radiation source and / or on the radiation source, before and / or during the arrangement of the optical element in the desired spatial position. It is also conceivable that, alternatively or cumulatively, an optical connection means is applied in the region of the radiation source after the arrangement of the optical element in the desired spatial position.
Die Strahlungsquelle kann hierbei auf einer Leiterplatte angeordnet sein und mit der Leiterplatte bereitgestellt werden.The radiation source can in this case be arranged on a printed circuit board and be provided with the printed circuit board.
Die gewünschte Raumlage kann insbesondere eine Raumlage des optischen Elements bezeichnen, in der von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung durch das optische Element in einer gewünschten Weise gelenkt und/oder geformt wird. Hierdurch kann die erzeugte Strahlung wie gewünscht ausgerichtet und/oder geformt werden. Insbesondere kann das optische Element auf der Strahlungsquelle angeordnet werden. „Auf“ kann bedeuten, dass das optische Element in Strahlrichtung des von der Strahlungsquelle erzeugten Lichts nach der Strahlungsquelle angeordnet ist, insbesondere also derart, dass erzeugtes Licht in oder durch das optische Element gestrahlt werden kann.The desired spatial position may in particular designate a spatial position of the optical element in which radiation generated by the radiation source is directed and / or shaped by the optical element in a desired manner. As a result, the generated radiation can be aligned and / or shaped as desired. In particular, the optical element can be arranged on the radiation source. "On" may mean that the optical element is arranged in the beam direction of the light generated by the radiation source after the radiation source, in particular so that light generated in or through the optical element can be blasted.
Die gewünschte Raumlage kann hierbei in einem Referenzkoordinatensystem ermittelt werden. Dieses Referenzkoordinatensystem kann beispielsweise ein strahlungsquellenfestes Koordinatensystem sein, beispielsweise ein Koordinatensystem der Strahlungsquelle oder der Leiterplatte.The desired spatial position can be determined here in a reference coordinate system. This reference coordinate system can be, for example, a radiation source fixed coordinate system, for example a coordinate system of the radiation source or the printed circuit board.
Das optische Verbindungsmittel kann insbesondere derart aufgebracht werden, dass das optische Element in der gewünschten Raumlage durch das optische Verbindungsmittel mit der Strahlungsquelle und/oder mit der Leiterplatte verbunden wird. Insbesondere kann das optische Verbindungsmittel auch auf die Strahlungsquelle aufgebracht werden. Insbesondere kann das optische Verbindungsmittel derart angeordnet werden, dass von der Strahlungsquelle erzeugtes Licht durch das optische Verbindungsmittel zum optischen Element strahlt.In particular, the optical connection means can be applied in such a way that the optical element in the desired spatial position is connected to the radiation source and / or to the printed circuit board by the optical connection means. In particular, the optical connection means can also be applied to the radiation source. In particular, the optical connection means can be arranged such that of the Radiation source generated light radiates through the optical connection means to the optical element.
Auch kann das optische Verbindungsmittel derart im Bereich der Strahlungsquelle aufgebracht werden, dass ein in der gewünschten Raumlage angeordnetes optisches Element nach dem Aufbringen des optischen Verbindungsmittels das optische Verbindungsmittel kontaktiert. Insbesondere kann das optische Element in einer gewünschten Raumlage, also in einer gewünschten Position und/oder Ausrichtung, relativ zur Strahlungsquelle durch das optische Verbindungsmittel mit der Strahlungsquelle und/oder mit der Leiterplatte mechanisch verbunden, insbesondere verklebt, werden.The optical connection means can also be applied in the region of the radiation source in such a way that an optical element arranged in the desired spatial position contacts the optical connection means after application of the optical connection means. In particular, the optical element in a desired spatial position, ie in a desired position and / or orientation, relative to the radiation source by the optical connection means with the radiation source and / or with the circuit board mechanically connected, in particular glued, become.
Die Strahlungsquelle kann insbesondere als LED bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Strahlungsquelle als LED bereitgestellt werden, die auf einer Leiterplatte angeordnet ist, insbesondere durch die SMD-Bestückungseinrichtung. Selbstverständlich können auch mehrere Strahlungsquellen, insbesondere mehrere LED, bereitgestellt werden, insbesondere auf einer gemeinsamen Leiterplatte oder mehreren voneinander verschiedenen Leiterplatten.The radiation source can be provided in particular as an LED. In particular, the radiation source can be provided as an LED, which is arranged on a printed circuit board, in particular by the SMD placement device. Of course, a plurality of radiation sources, in particular a plurality of LEDs, can be provided, in particular on a common printed circuit board or a plurality of different printed circuit boards.
Durch die SMD-Bestückungseinrichtung können insbesondere elektrische Bauelemente wie Kondensatoren, Widerstände, integrierte Schaltungen und weitere Bauelemente einem Speicher für diese Bauelemente entnommen und auf einer Leiterplatte positioniert werden. Durch auf der Leiterplatte vor Positionierung der elektrischen Bauelemente aufgetragene klebende Lotpaste können die Bauelemente während eines nachfolgenden Durchfahrens durch einen Ofen miteinander oder mit der Leiterplatte verlötet werden. In dem Ofen kann thermische Energie auf die Leiterplatte und das dort angeordnete Lot übertragen werden, wodurch eine Lötverbindung zwischen metallischen Leiterbahnen auf der Leiterplatte und metallischen Elementen der Bauelemente entsteht.In particular, electrical components such as capacitors, resistors, integrated circuits and other components can be removed from a memory for these components and positioned on a printed circuit board by the SMD placement device. By applied on the circuit board before positioning the electrical components adhesive solder paste, the components can be soldered to each other during subsequent passage through an oven or with the circuit board. In the oven, thermal energy can be transferred to the printed circuit board and the solder arranged there, whereby a solder connection between metallic conductors on the circuit board and metallic elements of the components is formed.
Die Speicher können insbesondere aus Tabletten oder Bändern bestehen, in denen gleichartige Bauelemente (hintereinander) angeordnet sind.The memory may in particular consist of tablets or tapes in which similar components (one behind the other) are arranged.
Als optisches Element kann insbesondere eine Linse bereitgestellt werden. Die Linse kann insbesondere als sogenannte asphärische Linse ausgebildet sein.In particular, a lens can be provided as the optical element. The lens may in particular be designed as a so-called aspherical lens.
Dass das optische Element mittels der SMD-Bestückungseinrichtung in der gewünschten Raumlage positioniert wird, kann bedeuten, dass das optische Element durch einen beweglichen Teil der SMD-Bestückungseinrichtung gegriffen wird und dann in die gewünschten Raumlage relativ zur Strahlungsquelle transportiert und dann dort angeordnet wird.The fact that the optical element is positioned by means of the SMD placement device in the desired spatial position, may mean that the optical element is gripped by a moving part of the SMD placement device and then transported to the desired spatial position relative to the radiation source and then placed there.
Das optische Element kann hierbei in/auf einer Speichereinrichtung für das optische Element, beispielsweise in Form eines Gurts oder eines Trays (Tabletts) oder eines Blisters, gelagert sein. Von dieser Speichereinrichtung kann dann das optische Element zur Strahlungsquelle transportiert werden.The optical element can in this case be stored in / on a storage device for the optical element, for example in the form of a belt or a tray or a blister. From this memory device, the optical element can then be transported to the radiation source.
Das optische Verbindungsmittel kann insbesondere ein sogenannter optischer Kleber oder ein optisches Klebematerial sein. Das optische Verbindungsmittel kann insbesondere transparent oder bis zu einem gewünschten Maß, insbesondere vollständig, durchlässig für die von der Strahlungsquelle erzeugte Strahlung sein. Wie nachfolgend noch näher erläutert, kann das optische Verbindungsmittel insbesondere ein härtbares, insbesondere ein durch Strahlung härtbares, Verbindungsmittel sein. Die Strahlung zum Härten des optischen Verbindungsmittels kann hierbei von der Strahlung, die von der Strahlungsquelle erzeugt wird, verschieden sein. Selbstverständlich kann auch ein auf andere Weise härtendes Verbindungsmittel, z.B. ein über die Zeit unter vorbestimmten, insbesondere normalen, Umgebungsbedingungen oder ein durch Übertragung von thermischer Energie aushärtendes Verbindungsmittel, genutzt werden.The optical connection means may in particular be a so-called optical adhesive or an optical adhesive material. The optical connection means may in particular be transparent or to a desired extent, in particular completely, permeable to the radiation generated by the radiation source. As will be explained in more detail below, the optical connection means may in particular be a curable, in particular a radiation-curable, bonding agent. The radiation for curing the optical connection means may in this case be different from the radiation which is generated by the radiation source. Of course, otherwise hardening bonding means, e.g. over a period of time under predetermined, in particular normal, environmental conditions or a thermal energy-transferring bonding agent.
Insbesondere kann das optische Verbindungsmittel durch die SMD-Bestückungseinrichtung, insbesondere durch den beweglichen Teil der SMD-Bestückungseinrichtung, im Bereich der Strahlungsquelle aufgebracht werden. Hierzu kann die SMD-Bestückungseinrichtung mindestens eine Spendeeinrichtung oder einen Teil einer Spendeeinrichtung für das optische Verbindungsmittel umfassen. Zumindest ein Teil der Spendeeinrichtung kann hierbei an/in dem beweglichen Teil vorgesehen/angeordnet sein.In particular, the optical connection means can be applied by the SMD placement device, in particular by the moving part of the SMD placement device, in the region of the radiation source. For this purpose, the SMD placement device may comprise at least one dispensing device or part of a dispensing device for the optical connection means. At least part of the dispensing device can be provided / arranged on / in the movable part.
Insgesamt ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einerseits genaue Positionierung des optischen Elements relativ zur Strahlungsquelle und gleichzeitig eine zuverlässige mechanische Befestigung des optischen Elements in einer gewünschten Raumlage, wodurch gewünschte Beleuchtungseigenschaften der Beleuchtungseinrichtung gewährleistet werden können. Weiterhin ergibt sich in vorteilhafter Weise, eine einfache Herstellung, insbesondere eine Herstellung mit wenigen Herstellungsschritten und mit Nutzung einer minimalen Anzahl von Einrichtungen.Overall, an accurate positioning of the optical element relative to the radiation source and, at the same time, a reliable mechanical fastening of the optical element in a desired spatial position result, on the one hand, whereby desired illumination properties of the illumination device can be ensured. Furthermore, results in an advantageous manner, a simple production, in particular a production with few manufacturing steps and with the use of a minimum number of facilities.
In einer weiteren Ausführungsform wird ein Referenzpunkt oder eine Referenzachse der Strahlungsquelle bestimmt. Der Referenzpunkt kann insbesondere ein Mittelpunkt der Strahlungsquelle sein, insbesondere ein geometrischer Mittelpunkt eines LED-Chips der Strahlungsquelle. Allerdings ist es auch möglich, dass der Referenzpunkt ein geometrischer Mittelpunkt eines Gehäuses ist, welches den LED-Chip umfasst. Der geometrische Mittelpunkt kann hierbei einen geometrischen Mittelpunkt in einer Querschnittsebene sein, die senkrecht zu einer Hochachse des LED-Chips bzw. des Gehäuses orientiert ist. Die Referenzachse kann insbesondere eine optische Achse der Strahlungsquelle sein.In a further embodiment, a reference point or a reference axis of the radiation source is determined. In particular, the reference point can be a center point of the radiation source, in particular a geometric center of an LED chip of the radiation source. However, it is also possible that the reference point is a geometric center of a housing, which includes the LED chip. The geometric center may in this case be a geometric center in a cross-sectional plane which is oriented perpendicular to a vertical axis of the LED chip or of the housing. The reference axis may in particular be an optical axis of the radiation source.
Weiter wird mindestens ein Referenzpunkt des optischen Elements bestimmt. Dieser kann ein geometrischer Mittelpunkt des optischen Elements sein, insbesondere in einer Querschnittsebene senkrecht zur optischen Achse des optischen Elements. Alternativ kann eine Referenzachse des optischen Elements bestimmt werden, insbesondere als eine optische Achse des optischen Elements.Furthermore, at least one reference point of the optical element is determined. This may be a geometric center of the optical element, in particular in a cross-sectional plane perpendicular to the optical axis of the optical element. Alternatively, a reference axis of the optical element can be determined, in particular as an optical axis of the optical element.
Wie nachfolgend noch näher erläutert, können der Referenzpunkt oder die Referenzachse bildbasiert bestimmt werden. Allerdings sind selbstverständlich auch andere Arten der Bestimmung vorstellbar.As explained in more detail below, the reference point or the reference axis can be determined image-based. However, of course, other types of determination are conceivable.
Weiter wird das optische Element derart relativ zu der Strahlungsquelle angeordnet, dass eine Relativlage zwischen dem Referenzpunkt/der Referenzachse der Strahlungsquelle und dem Referenzpunkt/der Referenzachse des optischen Elements nicht mehr als ein vorbestimmtes Maß von einer Soll-Relativlage abweicht. Mit anderen Worten wird das optische Element in Abhängigkeit des/der bestimmten Referenzpunkts/e und/oder der bestimmten Referenzachse(n) relativ zur Strahlungsquelle angeordnet.Further, the optical element is disposed relative to the radiation source such that a relative position between the reference point / the reference axis of the radiation source and the reference point / the reference axis of the optical element does not deviate more than a predetermined amount from a target relative position. In other words, the optical element is arranged relative to the radiation source as a function of the determined reference point (s) and / or the specific reference axis (s).
Insbesondere kann das optische Element derart angeordnet werden, dass der Referenzpunkt des optischen Elements auf der Referenzachse der Strahlungsquelle angeordnet ist oder derart, dass die Referenzachsen konzentrisch angeordnet sind. Auch kann das optische Element derart angeordnet werden, dass der Referenzpunkt der Strahlungsquelle auf der optischen Achse des optischen Elements angeordnet ist.In particular, the optical element can be arranged such that the reference point of the optical element is arranged on the reference axis of the radiation source or such that the reference axes are arranged concentrically. Also, the optical element can be arranged such that the reference point of the radiation source is arranged on the optical axis of the optical element.
Auch kann das optische Element derart angeordnet werden, dass der Referenzpunkt des optischen Elements und der Referenzpunkt der Strahlungsquelle auf einer Geraden angeordnet sind, wobei die Gerade senkrecht zu einer Oberfläche der Leiterplatte und/oder senkrecht zu einer Oberfläche des LED-Chips orientiert ist.Also, the optical element can be arranged such that the reference point of the optical element and the reference point of the radiation source are arranged on a straight line, wherein the straight line is oriented perpendicular to a surface of the circuit board and / or perpendicular to a surface of the LED chip.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Anordnung des optischen Elements, wodurch die gewünschten Beleuchtungseigenschaften der hergestellten Beleuchtungseinrichtung gewährleistet werden können.This results in an advantageous manner a reliable arrangement of the optical element, whereby the desired lighting properties of the produced lighting device can be ensured.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Abbild der Strahlungsquelle erzeugt, wobei der Referenzpunkt und/oder die Referenzachse der Strahlungsquelle bildbasiert bestimmt wird. Hierzu kann das Abbild ausgewertet werden, beispielsweise durch eine Auswerteeinrichtung. Diese Auswerteeinrichtung kann insbesondere als Mikrocontroller ausgebildet sein oder einen solchen umfassen. Zur bildbasierten Bestimmung können Verfahren der Bildverarbeitung angewendet werden. Diese können dem Fachmann bekannt sein.In a preferred embodiment, an image of the radiation source is generated, wherein the reference point and / or the reference axis of the radiation source is determined image-based. For this purpose, the image can be evaluated, for example by an evaluation. This evaluation device can be designed in particular as a microcontroller or include such. For image-based determination, image processing methods can be used. These may be known to the person skilled in the art.
Alternativ, vorzugsweise jedoch kumulativ, wird ein Abbild des optischen Elements erzeugt, wobei der Referenzpunkt und/oder die Referenzachse des optischen Elements bildbasiert bestimmt wird.Alternatively, but preferably cumulatively, an image of the optical element is generated, wherein the reference point and / or the reference axis of the optical element is determined image-based.
Hierzu kann die Vorrichtung, insbesondere die SMD-Bestückungseinrichtung, mindestens eine Bilderfassungseinrichtung umfassen. Ebenfalls ist es vorstellbar, dass die Vorrichtung eine Bilderfassungseinrichtung zur Erzeugung des Abbilds der Strahlungsquelle und eine davon verschiedene Bilderfassungseinrichtung zur Erzeugung des Abbilds des optischen Elements umfasst. Mindestens eine oder alle Bilderfassungseinrichtungen können hierbei an dem beweglichen Teil der SMD-Bestückungseinrichtung angeordnet sein. Auch ist es möglich, dass mindestens eine der Bilderfassungseinrichtungen ortsfest angeordnet ist, wobei die verbleibende Bilderfassungseinrichtung an dem beweglichen Teil der SMD-Bestückungseinrichtung angeordnet ist. Die ortsfest angeordnete Bilderfassungseinrichtung kann insbesondere zur Erzeugung des Abbilds der Strahlungsquelle oder zur Erzeugung des Abbilds des optischen Elements dienen.For this purpose, the device, in particular the SMD placement device, comprise at least one image capture device. It is also conceivable that the device comprises an image capture device for generating the image of the radiation source and a different image capture device for generating the image of the optical element. At least one or all of the image capture devices can be arranged on the movable part of the SMD placement device. It is also possible that at least one of the image capture devices is arranged in a stationary manner, wherein the remaining image capture device is arranged on the movable part of the SMD placement device. The stationarily arranged image capture device can in particular serve to generate the image of the radiation source or to produce the image of the optical element.
Somit kann Raumlage, insbesondere eine Position und/oder Orientierung, eines Referenzpunkts und/oder einer Referenzachse in Abhängigkeit eines zweidimensionalen Abbilds erzeugt werden. Die Raumlage kann hierbei beispielsweise in dem Referenzkoordinatensystem bestimmt werden.Thus, spatial position, in particular a position and / or orientation, of a reference point and / or a reference axis as a function of a two-dimensional image can be generated. The spatial position can be determined here, for example, in the reference coordinate system.
Z.B. kann mindestens ein Bildpunkt oder mindestens ein mehrere Bildpunkte umfassender Bildbereich bestimmt werden, in den ein Referenzpunkt abgebildet ist. Auch kann mindestens ein Bildpunkt oder mindestens ein mehrere Bildpunkte umfassender Bildbereich bestimmt werden, in den ein Punkt der Referenzachse, z.B. ein Schnittpunkt der Referenzachse mit dem abgebildeten Bereich, abgebildet ist.For example, At least one pixel or at least one image area comprising several pixels can be determined, in which a reference point is imaged. It is also possible to determine at least one pixel or at least one image area comprising several pixels into which a point of the reference axis, e.g. an intersection of the reference axis with the imaged area, is shown.
In Abhängigkeit dieses Bildpunkts oder dieses Bildbereichs, insbesondere einer Bildposition dieses Bildpunkts/Bildbereichs und/oder weiterer bildbasiert bestimmbarer Eigenschaften, kann dann die Raumlage des Referenzpunkts und/oder der Referenzachse bestimmt werden. Hierzu ist es z.B. möglich, dass eine Raumlage einer Bilderfassungseinrichtung in dem Referenzkoordinatensystem bekannt oder bestimmbar ist. Dann kann die Raumlage des Referenzpunkts und/oder der Referenzachse in Abhängigkeit des Bildpunkts/des Bildbereichs und der bekannten oder bestimmbaren Raumlage der Bilderfassungseinrichtung bestimmt werden.Depending on this pixel or image region, in particular an image position of this pixel / image region and / or further image-based determinable properties, then the spatial position of the reference point and / or the reference axis can be determined. For this it is possible, for example, that a spatial position of an image capture device in the reference coordinate system known or determinable. Then, the spatial position of the reference point and / or the reference axis can be determined as a function of the pixel / image area and the known or determinable spatial position of the image capture device.
Hierdurch ergibt sich eine einfache, aber genaue Bestimmung des Referenzpunkts/der Referenzachse, insbesondere auch für mehrere Strahlungsquellen und/oder mehrere optische Elemente.This results in a simple but accurate determination of the reference point / the reference axis, in particular for a plurality of radiation sources and / or a plurality of optical elements.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Referenzachse des optischen Elements eine optische Achse des optischen Elements bestimmt. Als optische Achse kann insbesondere eine Symmetrieachse eines rotationssymmetrischen optischen Elements bezeichnet werden.In a preferred embodiment, an optical axis of the optical element is determined as the reference axis of the optical element. As an optical axis, in particular an axis of symmetry of a rotationally symmetrical optical element can be designated.
Dies ermöglicht eine einfach durchzuführende Bestimmung der Referenzachse des optischen Elements und somit eine zeitlich schnelle Herstellung der Beleuchtungseinrichtung.This allows a simple determination of the reference axis of the optical element and thus a timely production of the illumination device.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Strahlungsquelle eine LED. Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine einfache Anordnung von Strahlungsquellen auf einer Leiterplatte, insbesondere durch die SMD-Bestückungseinrichtung, und somit eine einfache und zeitlich schnelle Herstellung der Beleuchtungseinrichtung.In a further embodiment, the radiation source is an LED. This results in an advantageous manner a simple arrangement of radiation sources on a circuit board, in particular by the SMD placement device, and thus a simple and timely production of the illumination device.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Referenzpunkt der Strahlungsquelle ein Mittelpunkt eines LED-Chips der LED bestimmt. Insbesondere wird somit nicht ein Referenzpunkt, insbesondere ein Mittelpunkt, oder eine Referenzachse, insbesondere eine Mittelachse, des Gehäuses mit der LED bestimmt, sondern nur der sogenannte optische Mittelpunkt des LED-Chips. Die Bestimmung des Mittelpunkts des LED-Chips kann durch ein sogenanntes LED-Centering-Verfahren oder in zumindest einem Teil dieses Verfahrens erfolgen.In a preferred embodiment, a center point of an LED chip of the LED is determined as the reference point of the radiation source. In particular, therefore, not a reference point, in particular a center, or a reference axis, in particular a central axis, of the housing with the LED is determined, but only the so-called optical center of the LED chip. The determination of the center point of the LED chip can be carried out by a so-called LED centering method or in at least part of this method.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine hohe Qualität der herzustellenden Beleuchtungseinrichtung, da die optischen Elemente, insbesondere eine Linse, anhand des optischen Mittelpunkts der LED ausgerichtet wird und somit ein unerwünschter Einfluss von Toleranzen bei der Herstellung der LED mit Gehäuse auf die Positionierung des optischen Elements relativ zur Strahlungsquelle reduziert wird.This results in an advantageous manner, a high quality of the illumination device to be produced, since the optical elements, in particular a lens, is aligned with the optical center of the LED and thus an undesirable influence of tolerances in the production of the LED with housing on the positioning of the optical element is reduced relative to the radiation source.
In einer weiteren Ausführungsform wird das optische Element durch ein bewegliches Teil der SMD-Bestückungseinrichtung positioniert. Entsprechende Vorteile wurden vorhergehend erläutert. Insbesondere ergibt sich als vorteilhaft, dass zur Positionierung einer Linse keine zusätzlichen Einrichtungen erforderlich sind.In a further embodiment, the optical element is positioned by a movable part of the SMD placement device. Corresponding advantages have been explained previously. In particular, it is advantageous that no additional devices are required for positioning a lens.
In einer weiteren Ausführungsform ist das optische Element während der Positionierung mittels einer Vakuum-Greifereinrichtung gehaltert. Die Vakuum-Greifereinrichtung kann insbesondere Teil der SMD-Bestückungseinrichtung sein. Mittels der Vakuum-Greifereinrichtung kann beispielsweise das optische Element von einer Speichereinrichtung angesaugt, dann in die gewünschte Raumlage transportiert und in dieser angeordnet werden.In a further embodiment, the optical element is held during positioning by means of a vacuum gripper device. The vacuum gripper device may in particular be part of the SMD placement device. By means of the vacuum gripper device, for example, the optical element can be sucked by a storage device, then transported to the desired spatial position and arranged in this.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise ein zuverlässiger Transport während der Positionierung. Selbstverständlich kann das optische Element während der Positionierung aber auch mittels einer nicht zwingend vakuum-basierten Greifereinrichtung, sondern mit einer Greifereinrichtung, gehaltert sein.This results in an advantageous manner a reliable transport during positioning. Of course, the optical element during positioning but also by means of a not necessarily vacuum-based gripper device, but with a gripper device, be supported.
In einer weiteren Ausführungsform wird das optische Verbindungsmittel gehärtet. Insbesondere kann das optische Verbindungsmittel zeitlich nach der Positionierung des optischen Elements in der gewünschten Raumlage gehärtet werden. Allerdings ist es auch vorstellbar, dass vor und/oder während der Positionierung des optischen Elements in der gewünschten Raumlage das optische Verbindungselement teilweise gehärtet wird. Insbesondere kann das Härten durch Übertragung von Energie zu dem/in das optische(n) Verbindungsmittel erfolgen. Insbesondere kann Energie in Form von Strahlung, vorzugsweise UV-Strahlung oder thermische Energie, zu dem/in das optische Verbindungsmittel übertragen werden.In a further embodiment, the optical connection means is hardened. In particular, the optical connection means can be cured in time after the positioning of the optical element in the desired spatial position. However, it is also conceivable that the optical connecting element is partially cured before and / or during the positioning of the optical element in the desired spatial position. In particular, curing may be accomplished by transferring energy to the optical connector (s). In particular, energy in the form of radiation, preferably UV radiation or thermal energy, can be transferred to / in the optical connection means.
Hierzu kann die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere die SMD-Bestückungseinrichtung, mindestens eine Energieerzeugungseinrichtung, beispielsweise eine Strahlungsquelle, insbesondere eine UV-Strahlungsquelle oder eine Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie, umfassen.For this purpose, the device for carrying out the method, in particular the SMD placement device, at least one energy generating device, for example a radiation source, in particular a UV radiation source or a device for generating thermal energy include.
Hierdurch ergibt sich in vorteilhafter Weise eine zuverlässige Befestigung des optischen Elements in einer gewünschten Relativlage zur Strahlungsquelle und somit eine gewünschte (hohe) Qualität der hergestellten Beleuchtungseinrichtung.This results in an advantageous manner a reliable attachment of the optical element in a desired relative position to the radiation source and thus a desired (high) quality of the illumination device produced.
Es ist möglich, dass das Mittel zur Härtung, insbesondere das Mittel zur Erzeugung der entsprechenden Energie, durch eine Einrichtung zur Erzeugung thermischer Energie, z.B. einen Ofen, gebildet wird, welche auch zur Herstellung der mechanischen und elektrischen Verbindung durch Lötgut dient. Das Lötgut kann hierbei insbesondere zur elektrischen und mechanischen Verbindung der Strahlungsquelle mit einer Leiterplatte, insbesondere Leiterbahnen der Leiterplatte, dienen.It is possible that the means for curing, in particular the means for generating the corresponding energy, by a device for generating thermal energy, e.g. an oven is formed, which also serves to produce the mechanical and electrical connection by soldering. The item to be soldered can serve in particular for the electrical and mechanical connection of the radiation source with a printed circuit board, in particular printed conductors of the printed circuit board.
Weiter vorgeschlagen wird eine Vorrichtung zur Herstellung einer Beleuchtungseinrichtung. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine SMD-Bestückungseinrichtung, insbesondere zur Bestückung von elektrischen Bauelementen auf eine Leiterplatte. Weiter ist mittels der SMD-Bestückungseinrichtung ein optisches Element in einer gewünschten Raumlage relativ zu einer Strahlungsquelle positionierbar. Das optische Element kann insbesondere ein nicht-elektrisches Bauelement sein. Insbesondere kann das optische Element, wie vorhergehend erläutert, eine Linse sein.Further proposed is a device for producing a lighting device. The device comprises at least one SMD Assembly device, in particular for the assembly of electrical components on a printed circuit board. Further, by means of the SMD placement device, an optical element in a desired spatial position can be positioned relative to a radiation source. The optical element may in particular be a non-electrical component. In particular, as previously explained, the optical element may be a lens.
Erfindungsgemäß umfasst die Vorrichtung mindestens eine Spendeeinrichtung für ein optisches Verbindungsmittel, wobei, insbesondere mittels der SMD-Bestückungseinrichtung, vor und/oder während dem Anordnen des optischen Elements in der gewünschten Raumlage ein optisches Verbindungsmittel im Bereich der Strahlungsquelle aufbringbar. Alternativ oder kumulativ kann das optische Verbindungsmittel auch zeitlich nach dem Anordnen aufbringbar sein.According to the invention, the device comprises at least one dispensing device for an optical connecting means, wherein, in particular by means of the SMD placement device, before and / or during the placement of the optical element in the desired spatial position an optical connecting means in the region of the radiation source can be applied. Alternatively or cumulatively, the optical connection means can also be applied after the arrangement has taken place.
Mittels der vorgeschlagenen Vorrichtung ist daher in vorteilhafter Weise ein Verfahren gemäß einer der in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen durchführbar. Somit ist die Vorrichtung derart ausgebildet, dass ein entsprechendes Verfahren mittels der Vorrichtung durchführbar ist.By means of the proposed device, a method according to one of the embodiments described in this disclosure is therefore advantageously feasible. Thus, the device is designed such that a corresponding method by means of the device is feasible.
Insbesondere kann die Vorrichtung, vorzugsweise die SMD-Bestückungseinrichtung, zumindest einen Teil einer Spendeeinrichtung für das optische Verbindungsmittel umfassen oder aufweisen.In particular, the device, preferably the SMD placement device, may comprise or comprise at least part of a dispensing device for the optical connection means.
Weiter kann die Vorrichtung mindestens eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung/Regelung des Transports des optischen Elements und/oder zur Steuerung/Regelung der Aufbringung des optischen Verbindungsmittels umfassen. Diese kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein oder einen solchen umfassen.Furthermore, the device may comprise at least one control and evaluation device for controlling the transport of the optical element and / or for controlling the application of the optical connection means. This may for example be designed as a microcontroller or include such.
Weiter kann die Vorrichtung Speichereinrichtungen für optische Elemente, Strahlungsquellen sowie das optische Verbindungsmittel umfassen.Furthermore, the device may comprise optical element storage devices, radiation sources and the optical connection means.
Durch die SMD-Bestückungseinrichtung kann somit sowohl die Strahlungsquelle auf der Leiterplatte als auch das optische Element in der gewünschten Raumlage als auch das optische Verbindungsmittel im Bereich der Strahlungsquelle angeordnet werden.Thus, both the radiation source on the circuit board and the optical element in the desired spatial position as well as the optical connection means in the region of the radiation source can be arranged by the SMD placement device.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung, insbesondere die SMD-Bestückungseinrichtung, mindestens eine Bilderfassungseinrichtung. Die Bilderfassungseinrichtung kann hierbei derart ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass mittels der Bilderfassungseinrichtung ein Abbild der Strahlungsquelle, insbesondere der auf der Leiterplatte angeordneten Strahlungsquelle, und/oder ein Abbildung des optischen Elements erzeugbar ist.In a further embodiment, the device, in particular the SMD placement device, comprises at least one image capture device. The image capture device can in this case be designed and / or arranged such that an image of the radiation source, in particular of the radiation source arranged on the printed circuit board, and / or an image of the optical element can be generated by means of the image capture device.
Weiter kann die Vorrichtung mindestens eine Auswerteeinrichtung zur Auswertung des erzeugten Abbilds/der erzeugten Abbilder umfassen, wobei mittels der Auswerteeinrichtung ein Referenzpunkt/eine Referenzachse der Strahlungsquelle und/oder des optischen Elements bestimmbar ist. In Abhängigkeit dieser bestimmten Referenzpunkte/Referenzachsen kann dann die Positionierung des optischen Elements gesteuert werden.Furthermore, the device may comprise at least one evaluation device for evaluating the generated image / the images generated, wherein a reference point / a reference axis of the radiation source and / or the optical element can be determined by means of the evaluation device. Depending on these specific reference points / reference axes, the positioning of the optical element can then be controlled.
Selbstverständlich kann, wie vorhergehend bereits erläutert, die Vorrichtung auch mehrere Bilderfassungseinrichtungen umfassen. Eine Bilderfassungseinrichtung kann hierbei ortsfest relativ zum beweglichen Teil oder an dem beweglichen Teil der SMD-Bestückungseinrichtung angeordnet sein.Of course, as previously explained, the device may also comprise a plurality of image capture devices. An image capture device can be arranged stationary relative to the movable part or to the movable part of the SMD placement device.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mindestens eine Strahlungsquelle zum Härten des optischen Verbindungsmittels. Diese Strahlungsquelle kann insbesondere eine UV-Strahlungsquelle sein. Insbesondere ist die Strahlungsquelle zum Härten von der Strahlungsquelle, die mit dem optischen Element bestückt wird, verschieden. Wie vorhergehend erläutert, kann die Strahlungsquelle zum Härten auch ein Lötofen sein.In a further embodiment, the device comprises at least one radiation source for curing the optical connection means. This radiation source can in particular be a UV radiation source. In particular, the radiation source for curing is different from the radiation source that is equipped with the optical element. As previously explained, the radiation source for curing may also be a solder oven.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
2 einen schematischen Querschnitt durch eine Beleuchtungseinrichtung und -
3 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Beleuchtungseinrichtung.
-
1 a schematic block diagram of a device according to the invention, -
2 a schematic cross section through a lighting device and -
3 a plan view of a schematically illustrated illumination device.
Nachfolgend bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit gleichen oder ähnlichen technischen Merkmalen.Hereinafter, like reference numerals designate elements having the same or similar technical features.
Es ist insbesondere möglich, dass die SMD-Bestückungseinrichtung
Die SMD-Bestückungseinrichtung
Weiter dargestellt ist, dass die SMD-Bestückungseinrichtung
Mittels der Steuer- und Auswerteeinrichtung
Weiter umfasst die SMD-Bestückungseinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- Beleuchtungseinrichtunglighting device
- 33
- SMD-BestückungseinrichtungSMD mounting system
- 44
- optisches Elementoptical element
- 55
- Strahlungsquelleradiation source
- 66
- bewegliches Teilmoving part
- 77
- Speichereinrichtungmemory device
- 88th
- Vakuum-GreifereinrichtungVacuum-gripping device
- 99
- Leiterplattecircuit board
- 1010
- Spendeeinrichtungdispensing device
- 11, 1211, 12
- BilderfassungseinrichtungenImage acquisition devices
- 1313
- Steuer- und AuswerteeinrichtungControl and evaluation device
- 1414
- UV-StrahlungsquelleUV radiation source
- 1515
- optisches Verbindungsmitteloptical connection means
- 1616
- RinglichtleuchteRing Light Fixture
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |