-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Scheinwerfermodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei solchen Lichtmodulen für Scheinwerfer sind die LED-Lichtquellen in der Regel nicht oder nur mit erheblichem Aufwand austauschbar.
-
Ein LED-Scheinwerfermodul der eingangs genannten Art mit austauschbaren LED-Lichtquellen ist bspw. aus der
US 2015/0308652 A1 bekannt. Dabei ist der Kühlkörper zweiteilig ausgebildet, wobei an einem ersten Teil des Kühlkörpers bspw. mittels Schrauben ein Umlenkelement in Form eines Reflektors und an dem anderen Teil des Kühlkörpers eine LED-Lichtquelle befestigt und elektrisch kontaktiert ist. Die beiden Teile des Kühlkörpers weisen zueinander komplementäre Positionierungs- und Befestigungsmittel auf, so dass die beiden Teile im Rahmen der Montage in einer definierten Position relativ zueinander angeordnet und mittels eines als Metallbügel ausgebildeten Adapters lösbar aneinander befestigt werden können. Um die erforderliche Positionierungsgenauigkeit der LED-Lichtquelle relativ zu dem Umlenkelement erreichen zu können, müssen die Positionierungs- und Befestigungsmittel unmittelbar an bzw. in den beiden Teilen des Kühlkörpers ausgebildet sein. Der Metallbügel bewirkt lediglich eine Halterung des einen Kühlkörperteils relativ zu dem anderen Kühlkörperteil in einer vertikalen z-Richtung, nachdem diese zuvor durch die Positionierungsmittel lagegenau positioniert worden sind.
-
Dabei ist es nachteilig, dass der Kühlkörper zweiteilig ausgeführt ist, um eine Wechselbarkeit der Lichtquelle zu erreichen. Dadurch wird die Effizienz des Kühlkörpers verringert und es entsteht ein erhöhter Teileaufwand. Zudem ergibt sich durch das Erfordernis der Befestigung des Umlenkelements an dem einen Teil des Kühlkörpers mittels Schrauben ein erhöhter Montageaufwand. Ein weiterer Nachteil des bekannten LED-Scheinwerfermoduls besteht darin, dass die Positionierungsstifte und die entsprechenden Positionierungsvertiefungen an bzw. in den beiden Teilen des Kühlkörpers ausgebildet werden müssen. Konstruktionsbedingt müssen beide Teile des Kühlkörpers als Aluminium-Druckgussteile ausgeführt sein, wodurch sich ein erhöhter Kostenaufwand ergibt.
-
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, ein LED-Scheinwerfermodul mit wechselbarer LED-Lichtquelle vorzuschlagen, bei dem eine einfache und positionsgenaue Montage ebenso möglich ist wie eine Demontage bzw. ein Austausch im Scheinwerfer selbst.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein LED-Scheinwerfermodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Insbesondere wird ein LED-Scheinwerfermodul vorgeschlagen, das ein LED-Lichtmodul mit mindestens einer LED-Lichtquelle zum Aussenden von Licht und eine von dem LED-Lichtmodul separate Optikeinheit mit mindestens einem optischen Umlenkelement zum Bündeln und Umlenken zumindest eines Teils des ausgesandten Lichts in eine Lichtaustrittsrichtung des LED-Scheinwerfermoduls umfasst. Das LED-Lichtmodul weist eine Platine auf, auf der die mindestens eine LED-Lichtquelle befestigt und elektrisch kontaktiert ist, und einen von der Platine separaten Adapter zur lösbaren Befestigung des LED-Lichtmoduls an der Optikeinheit des LED-Scheinwerfermoduls. Das LED-Lichtmodul weist mindestens ein Anschlagelement auf, das an dem LED-Lichtmodul angeordnet ist. Das Anschlagelement ist dazu ausgebildet, zum Zwecke einer lagegenauen Positionierung des LED-Lichtmoduls relativ zu der Optikeinheit in mindestens einer Ebene mit einer entsprechenden Referenzier-Geometrie der Optikeinheit zusammenzuwirken. Vorzugsweise umfasst das LED-Scheinwerfermodul zudem einen Kühlkörper aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit, auf dem die Platine befestigt ist. Der Adapter kann starr an dem Kühlkörper befestigt sein. Außerdem umfasst der Adapter ein Federelement, welches das mindestens eine Anschlagelement des LED-Lichtmoduls gegen die Referenzier-Geometrie der Optikeinheit drückt und dadurch eine lagegenaue Positionierung des LED-Lichtmoduls relativ zu dem Optikelement ermöglicht.
-
Das LED-Lichtmodul des erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermoduls umfasst eine Platine, und einen Adapter zur Referenzierung und Befestigung des LED-Lichtmoduls an der Optikeinheit des LED-Scheinwerfermoduls. Bevorzugt umfasst das LED-Lichtmodul auch einen Kühlkörper, vorzugsweise in Form eines einteiligen Blech-Biegeteils. Das Umlenkelement der Optikeinheit ist bspw. als ein Reflektor ausgebildet. Der Adapter kann aus Kunststoff oder einem Metallblech, insbesondere einem Federstahlblech, gefertigt sein. Der Adapter kann auch aus einem Materialmix oder aus mehreren Bauteilen aus unterschiedlichen Materialien (z.B. Kunststoff und Federstahl) bestehen. Auf diese Weise könnten bspw. verschiedene Befestigungselemente (z.B. Hinterschneidungen und Rasthaken) einer Befestigungsanordnung zur lagegenauen Befestigung des LED-Lichtmoduls an der Optikeinheit aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein.
-
Der Adapter wird starr an dem Kühlkörper befestigt und kann deshalb Positionierungs- und/oder Befestigungsfunktionen zur Positionierung und Befestigung des LED-Lichtmoduls relativ zu der Optikeinheit übernehmen, welche im Stand der Technik nur von dem Kühlkörper selbst übernommen werden konnten. Der Adapter kann einfach und kostengünstig hergestellt werden und kann problemlos mit geeigneten Mitteln versehen werden, welche für die Positionierung und/oder Befestigung des LED-Lichtmoduls an dem Optikelement sorgen. Dadurch ergibt sich ein besonders einfacher und kostengünstiger Aufbau des LED-Lichtmoduls.
-
Mit dem erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermodul ist eine besonders einfache und positionsgenaue Montage des LED-Lichtmoduls bezüglich der Optikeinheit bzw. dem Umlenkelement ohne zusätzliche oder separate MontageVorrichtungen einfach durch Aufclipsen des kompletten LED-Lichtmoduls auf die Optikeinheit möglich. Durch einfaches Entriegeln der Clipsverbindung ist zudem eine einfache Demontage bzw. ein einfacher Austausch des LED-Lichtmoduls möglich.
-
Das erfindungsgemäße LED-Scheinwerfermodul weist eine robuste Referenzier-Geometrie (vgl. bspw. auch die
DE 10 2016 119 792 A1 ) für eine präzise Referenzierung des LED-Lichtmoduls relativ zu der Optikeinheit auf. Die Referenzier-Geometrie ist an der Optikeinheit ausgebildet und wirkt mit Anschlagelementen zusammen, die an dem LED-Lichtmodul ausgebildet sind. Vorzugsweise sind die Anschlagelemente in den Adapter, der an dem LED-Lichtmodul befestigt ist, integriert. Wenn der Adapter aus Kunststoff gefertigt ist, können die Anschlagelemente im Rahmen der Herstellung des Adapters, bspw. mittels Spritzgießen, gleich mit ausgebildet werden. Alternativ können die Anschlagelemente auch an der Platine ausgebildet sein, die starr an dem Kühlkörper befestigt ist. Dazu ist es denkbar, geeignete Referenzier-Pins durch Löcher in der Platine zu stecken und an der Platine zu befestigen.
-
Die Referenzier-Geometrie der Optikeinheit ist ausgebildet, im Zusammenwirken mit den Anschlagelementen des LED-Lichtmoduls, dieses in einer xy-Ebene relativ zu der Optikeinheit lagegenau zu positionieren. Insbesondere umfasst die Referenzier-Geometrie eine in x-Richtung wirkende erste Anschlagfläche, die sich in der y-Richtung erstreckt, sowie in y-Richtung versetzt zu der ersten Anschlagfläche zwei weitere V-förmig zueinander stehende Anschlagflächen, die in x- und in y-Richtung wirken. Die erste Anschlagfläche der Referenzier-Geometrie wirkt mit einem entsprechenden Anschlagelement des LED-Lichtmoduls zusammen. Die beiden weiteren V-förmig zueinander stehenden Anschlagflächen wirken mit einem anderen entsprechenden Anschlagelement LED-Lichtmoduls zusammen.
-
Das LED-Lichtmodul wird vormontiert, indem der Adapter zusammen mit der Platine an dem Kühlblech befestigt wird. Es ist auch denkbar, dass die Platine unabhängig von dem Adapter, bspw. mittels mindestens einer Schraube, an dem Kühlkörper befestigt wird. Dies kann insbesondere bei einem aus Kunststoff gefertigten Adapter bspw. mittels Schrauben geschehen. In den Kunststoff-Adapter integriert sind sowohl Positionierungsmittel zu der LED-Lichtquelle bzw. der Leiterplatte als auch die Anschlagelemente, die zur lagegenauen Positionierung relativ zu der Optikeinheit mit der Referenzier-Geometrie zusammenwirken. Wenn das LED-Lichtmodul relativ zu der Optikeinheit mit dem Umlenkelement (Reflektor) ordnungsgemäß lagegenau positioniert ist, befindet sich die LED-Lichtquelle in der geforderten Position und Ausrichtung relativ zu einer Reflexionsfläche des Reflektors.
-
Alternativ ist es insbesondere bei einem aus Federstahl gefertigten Adapter auch denkbar, dass Teilbereiche des Adapters, bspw. in Form von Biegelaschen, durch entsprechende Öffnungen, die in dem Kühlkörper ausgebildet sind, hindurchgeführt und auf der Rückseite des Kühlkörpers umgebogen werden, um im Rahmen der Vormontage des LED-Lichtmoduls den Adapter zusammen mit der Platine an dem Kühlkörper zu befestigen. Es ist auch denkbar, dass die Platine unabhängig von dem Adapter, bspw. mittels mindestens einer Schraube, an dem Kühlkörper befestigt wird.
-
Anschließend wird das vormontierte LED-Lichtmodul manuell auf die Optikeinheit aufgesetzt und mit dieser verrastet. Durch die Verrastung wird das LED-Lichtmodul mittels an dem Adapter ausgebildeter Rast- oder Federhaken lagegenau an der Optikeinheit lösbar befestigt. Zur Herstellung der Verrastung werden zunächst Hinterschneidungen des Adapters auf einen Teilbereich der Optikeinheit aufgesetzt. Dazu führt das LED-Lichtmodul eine näherungsweise translatorische Bewegung in eine negative x-Richtung und in etwa parallel zu einer Flächenerstreckung der Platine aus, bis der Teilbereich der Optikeinheit in die Hinterschneidungen des Adapters eingreift und die Anschlagelemente des LED-Lichtmoduls zur Auflage an der Referenzier-Geometrie der Optikeinheit gelangen. Dann wird eine Schwenkbewegung des LED-Lichtmoduls um eine durch die Hinterschneidungen bzw. durch die Berührpunkte zwischen Anschlagelementen und Referenzier-Geometrie verlaufende Schwenkachse relativ zu der Optikeinheit ausgeführt. Dabei treten Rasthaken des Adapters mit einem Teilbereich der Optikeinheit in Eingriff und Verrasten mit dem Teilbereich.
-
Im Rahmen der Demontage werden zunächst die seitlichen Rasthaken durch eine Wartungsöffnung im Scheinwerfergehäuse hindurch entriegelt. Anschließend kann das LED-Lichtmodul von der Optikeinheit abgenommen und ausgetauscht werden. Zum Abnehmen des LED-Lichtmoduls wird zunächst wieder eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse, dieses Mal aber von der Optikeinheit weg, und anschließend die translatorische Relativbewegung in entgegengesetzter Richtung als bei der Montage ausgeführt, um den Teilbereich der Optikeinheit, der mit den Hinterschneidung des Adapters in Eingriff stand, aus der Hinterschneidung zu lösen. Dann kann das Lichtmodul von der Optikeinheit abgenommen und ausgetauscht werden.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Dabei können die einzelnen, in den Figuren gezeigten und nachfolgend beschriebenen Merkmale der Erfindung auch einzeln oder in anderen Kombinationen als hier gezeigt und beschreiben erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes LED-Lichtmodul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Explosionsansicht;
- 2 ein erfindungsgemäßes LED-Lichtmodul gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform in einer Explosionsansicht;
- 3 umfasst die 3A bis 3D, die verschiedene Phasen eines Montagevorgangs des LED-Lichtmoduls aus 1 auf einer Optikeinheit eines erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermoduls zeigen;
- 4 umfasst die 4A bis 4D, die verschiedene Phasen eines Montagevorgangs des LED-Lichtmoduls aus 2 auf einer Optikeinheit eines erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermoduls zeigen;
- 5 einen Ausschnitt des LED-Scheinwerfermoduls aus 3, wenn das LED-Lichtmodul aus 1 an der Optikeinheit befestigt ist;
- 6 einen Ausschnitt des LED-Scheinwerfermoduls aus 4, wenn das LED-Lichtmodul aus 2 an der Optikeinheit befestigt ist;
- 7 umfasst die 7A bis 7D, die verschiedene Phasen eines Demontagevorgangs des LED-Lichtmoduls aus 1 auf einer Optikeinheit eines erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermoduls zeigen;
- 8 umfasst die 8A bis 8D, die verschiedene Phasen eines Demontagevorgangs des LED-Lichtmoduls aus 2 auf einer Optikeinheit eines erfindungsgemäßen LED-Scheinwerfermoduls zeigen; und
- 9 einen Kraftfahrzeugscheinwerfer gemäß einer bevorzugten Ausführungsform in einer perspektivischen Ansicht.
-
In 9 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnet. Der Scheinwerfer 2 ist zum Einbau in eine entsprechende Einbauöffnung an der Vorderseite eines Kraftfahrzeugs ausgebildet. Der Scheinwerfer 2 umfasst ein Gehäuse 4, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 6 weist das Gehäuse 4 eine Lichtaustrittsöffnung 8 auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 10 verschlossen ist. Diese besteht vorzugsweise aus Kunststoff oder Glas. Sie kann mit oder ohne optisch wirksame Elemente (z.B. Prismen oder Zylinderlinsen) zur Streuung des hindurchtretenden Lichts ausgebildet sein. Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein erfindungsgemäßes LED-Scheinwerfermodul 12 angeordnet, das in 9 lediglich schematisch dargestellt ist.
-
Das LED-Scheinwerfermodul 12 dient zur Erzeugung einer beliebigen Scheinwerferfunktion oder eines Teils davon. Die Scheinwerferfunktion kann bspw. ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Nebellicht, oder eine beliebige adaptive Lichtverteilung sein (z.B. in Form eines Schlechtwetterlichts, eines Stadtlichts, eines Landstraßen- oder Überlandlichts, eines Autobahnlichts, eines sog. Dauerfernlichts (auch als blendfreies Fernlicht oder Teilfernlicht bezeichnet) oder in Form eines sog. Markierungslichts).
-
Zusätzlich zu dem dargestellten LED-Scheinwerfermodul 12 kann im Inneren des Gehäuses 4 des Scheinwerfers 2 auch noch mindestens ein weiteres Lichtmodul angeordnet sein, das entweder alleine eine andere Scheinwerferfunktion oder aber zusammen mit dem LED-Scheinwerfermodul 12 die Scheinwerferfunktion erzeugt. Die weiteren Lichtmodule können ebenfalls als LED-Module ausgebildet sein, oder aber auch andere Arten von Lichtquellen, bspw. Glühlampen, Gasentladungslampen, etc., aufweisen. Selbstverständlich kann das mindestens eine weitere Lichtmodul auch als erfindungsgemäßes LED-Lichtmodul ausgebildet sein. Das mindestens eine weitere Lichtmodul kann als sog. Reflexionsmodul oder als Projektionsmodul ausgebildet sein.
-
Bei einem Reflexionsmodul wird das von der Lichtquelle ausgesandte Licht mittels einer Primäroptik bspw. in der Form eines Reflektors gebündelt und in die Lichtaustrittsrichtung 6 umgelenkt. Die Lichtverteilung der resultierenden Scheinwerferfunktion, einschließlich einer möglicherweise vorhandenen Helldunkelgrenze, wird im Wesentlichen durch die Form einer Reflexionsfläche des Reflektors bestimmt. Diese hat in der Regel eine paraboloide Grundform. Durch optisch wirksame Elemente auf der Abdeckscheibe 10 kann eine Streuung, insbesondere in horizontaler Richtung, des hindurchtretenden Lichts bewirkt werden.
-
Bei einem Projektionsmodul wird das von der Lichtquelle ausgesandte Licht mittels einer Primäroptik bspw. in der Form eines Reflektors oder eines Linsenelements gebündelt und in die Lichtaustrittsrichtung 6 umgelenkt. Bei Verwendung eines Reflektors hat dieser in der Regel eine ellipsoide Grundform. Im Strahlengang des von der Primäroptik gebündelten Lichts ist eine Sekundäroptik angeordnet, bspw. in der Form einer Projektionslinse oder eines Projektionsreflektors, welche eine von der Primäroptik in einer Brennebene der Sekundäroptik erzeugte Zwischenlichtverteilung als Lichtverteilung der resultierenden Scheinwerferfunktion des Lichtmoduls auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug abbildet. Im Strahlengang des von der Primäroptik gebündelten Lichts, vorzugsweise in der Brennebene der Sekundäroptik, die häufig mit der Brennebene der Primäroptik zusammenfällt, kann eine Blendenanordnung mit einer Kante angeordnet sein, welche einen Teil des gebündelten Lichts abschattet oder umlenkt und deren Kante von der Sekundäroptik als Helldunkelgrenze einer abgeblendeten Lichtverteilung auf die Fahrbahn projiziert wird.
-
Auch für das erfindungsgemäße LED-Scheinwerfermodul 12 gilt, dass dieses als ein Reflexionsmodul oder als ein Projektionsmodul ausgebildet sein kann. Allerdings ist in den Figuren eine Sekundäroptik, bspw. in der Form einer Projektionslinse, nicht gezeigt.
-
Bei Lichtmodulen, die herkömmliche Lichtquellen in der Form von Glühlampen, Gasentladungslampen, etc. verwenden, ist es üblich, dass die Lichtquellen ausgetauscht werden können. Eine Notwendigkeit hierfür ergibt sich schon allein aus der begrenzten Lebensdauer herkömmlicher Lichtquellen, die deutlich unterhalb der durchschnittlichen Laufzeit eines Kraftfahrzeugs liegt.
-
LED-Scheinwerfermodule
12 verwenden Halbleiterlichtquellen, insbesondere in der Form von einer oder mehreren Leuchtdioden (LEDs)
22, die zu einem LED-Chip
22a zusammengefasst sind (vgl.
5 und
6). Halbleiterlichtquellen haben unter normalen Betriebsbedingungen in der Regel eine deutlich längere Lebensdauer als herkömmliche Lichtquellen. In der Praxis sind bisher noch keine LED-Scheinwerfermodule
12 bekannt, bei denen die LED-Lichtquellen
22 einfach, schnell und kostengünstig ausgetauscht werden können. Derzeit wird bei einem Defekt einer oder mehrerer LED-Lichtquellen
22 stets der gesamte Scheinwerfer
2 ausgetauscht, was mit einem erheblichen Aufwand und entsprechend hohen Kosten für Material und Arbeitszeit verbunden ist. Die bisher vorgeschlagenen Lösungen für LED-Scheinwerfermodule mit austauschbarer LED-Lichtquelle (z.B. aus der
US 2015/0308652 A1 ) haben vor allem den Nachteil, dass sie keine Standardschnittstelle zur Verfügung stellen können, welche eine hochpräzise, schnell herstellbare, reproduzierbare Positionierung der Lichtquelle bezüglich der Optikeinheit ermöglichen. Hier kann die vorliegende Erfindung Abhilfe schaffen.
-
Es wird ein LED-Scheinwerfermodul 12 vorgeschlagen, das ein LED-Lichtmodul 20 mit mindestens einer LED-Lichtquelle 22 zum Aussenden von Licht und eine von dem LED-Lichtmodul 20 separate Optikeinheit 24 mit mindestens einem optischen Umlenkelement 26 aufweist. Das Umlenkelement 26 ist bspw. als ein Reflektor ausgebildet. Beispiele für LED-Lichtmodule 20 sind in den 1 und 2 dargestellt. Die Optikeinheit 24 mit dem Umlenkelement 26 ist ausschnittsweise in den 3 bis 8 dargestellt.
-
Obwohl die Optikeinheit 24 hier in Verbindung mit einem als Reflektor ausgebildeten Umlenkelement 26 beschrieben ist, kann die LED-Lichtquelle 22 selbstverständlich auch mit anderen äquivalenten Funktionseinheiten eines LED-Lichtmoduls 20 mit Linse verwendet werden. In diesem Fall würde dann die Linse eine Aufnahme oder Halterung, an der das LED-Lichtmodul 20 befestigt werden kann, aufweisen oder wäre daran befestigt.
-
Das LED-Lichtmodul 20 umfasst eine Platine (printed circuit board, PCB) 28, auf der die mindestens eine LED-Lichtquelle 22 befestigt und elektrisch kontaktiert ist (vgl. 5 und 6). Dort sind auf einem LED-Chip 22a insgesamt drei LED-Lichtquellen 22 in y-Richtung nebeneinander angeordnet. Die Kontaktierung der LED-Lichtquellen 22 führt über Leiterbahnen der Platine 28 zu einem elektrischen Steckverbinder 28a. Über diesen wird mittels eines entsprechenden Steckverbinders (nicht dargestellt) ein Steuergerät zur Ansteuerung und/oder Energieversorgung der LED-Lichtquellen 22 an das LED-Lichtmodul 20 angeschlossen. Ferner umfasst das LED-Lichtmodul 20 einen Kühlkörper 30 aus einem Material mit einer guten Wärmeleitfähigkeit. Der Kühlkörper 30 ist aus einem Metall mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 70 W/(m·K), vorzugsweise von über 100 W/(m·K), ganz besonders bevorzugt von mindestens 235 W/(m·K) gefertigt. Der Kühlkörper 30 ist vorzugsweise als ein einteiliges Blech-Biegeteil ausgebildet. Als Material für den Kühlkörper 30 wird insbesondere Aluminium vorgeschlagen. Schließlich umfasst das LED-Lichtmodul 20 einen von dem Kühlkörper 30 und der Platine 28 separaten Adapter 32 zur lagegenauen Positionierung und lösbaren Befestigung des LED-Lichtmoduls 20 an der Optikeinheit 24 des LED-Scheinwerfermoduls 12.
-
In dem Beispiel aus 1 ist der Adapter 32a aus Kunststoff gefertigt. Der Adapter 32a kann mittels eines Spritzgussverfahrens in einem Stück hergestellt werden. Der Adapter 32a ist mittels dreier Befestigungsschrauben 34 auf einer Vorderseite (die in negative z-Richtung gerichtete Fläche) des Kühlkörpers 30 starr befestigt. Denkbar ist auch, eine andere Anzahl von Befestigungsschrauben zu verwenden oder den Adapter 32a auf einer anderen Weise als mittels Schrauben an dem Kühlkörper 30 zu befestigen. Bei der Befestigung des Adapters 32a an dem Kühlkörper 30 wird die Platine 28 dazwischen angeordnet, so dass sie bei befestigtem Adapter 32a zwischen einer Rückseite (die in z-Richtung gerichtete Fläche) des Adapters 32a und der Vorderseite des Kühlkörpers 30 eingespannt ist. Zur Positionierung der Platine 28 relativ zu dem Adapter 32a können geeignete Positionierungsmittel (Stifte und entsprechende Aussparungen oder Löcher) an der Platine 28 und dem Adapter 32a vorgesehen sein. Die Positionierungsmittel des Adapters 32a können auf einfache Weise im Rahmen der Herstellung des Adapters 32a, bspw. mittels Spritzgießen von Positionierungsstiften, in einem Stück mit dem restlichen Adapter 32a ausgebildet werden. In der Platine 28 können auf einfache Weise entsprechende Positionierungsaussparungen oder -löcher zur Aufnahme der positionierungsstifte ausgebildet werden. Vorzugsweise verfügt der Adapter 32a über eine Vertiefung 60 zur lagegenauen Aufnahme der Platine 28.
-
Während des Betriebs der LED-Lichtquellen 22 geben diese Wärme ab, die mittelbar über die Platine 28 an den Kühlkörper 30 geleitet wird, der sie an die Umgebung abgibt. Zur besseren Wärmeleitung können in der Platine 28 spezielle Bereiche vorgesehen sein oder die gesamte Platine 28 aus einem speziellen Material oder einen speziellen Aufbau haben, so dass eine besonders gute Wärmeübertragung von den Lichtquellen 22 bzw. dem LED-Chip 22a an den Kühlkörper 30 ermöglicht wird.
-
In dem Beispiel der 2 ist der Adapter 32b aus einem Metallblech, insbesondere aus einem Federstahl-Blech hergestellt. Eine Abwicklung des Adapters 32b kann aus dem Metallblech gestanzt und anschließend in die gewünschte Form des Adapters 32b gebogen werden. Der Adapter 32b weist an seiner dem Kühlkörper 30 zugewandten Rückseite (die in z-Richtung gerichtete Fläche) Biegelaschen 36 auf, die mit entsprechenden Öffnungen oder Aussparungen (in den Figuren nicht zu erkennen) in dem Kühlkörper 30 zusammenwirken können. Zur starren Befestigung des Adapters 32b an dem Kühlkörper 30 werden die Laschen 36 von der Vorderseite des Kühlkörpers 30 her durch die Öffnungen oder Aussparungen hindurchgeführt und auf der Rückseite des Kühlkörpers 30 umgebogen. Die Platine 28 kann separat davon an dem Kühlkörper 30 befestigt werden, bspw. mittels einer Befestigungsschraube 38. Auch eine andere Art der Befestigung der Platine 28 an dem Kühlkörper 30 wäre denkbar, z.B. Kleben oder Schweißen. Es wäre jedoch auch denkbar, die Platine 38 zwischen der Rückseite des Adapters 32b und der Vorderseite des Kühlkörpers 30 einzuspannen, wie dies bereits oben für die 1 beschrieben wurde. In diesem Fall können auch hier zur Positionierung der Platine 28 relativ zu dem Adapter 32b geeignete Positionierungsmittel (Stifte und entsprechende Aussparungen oder Löcher) vorgesehen sein. Die Positionierungsmittel des Adapters 32b können auf einfache Weise im Rahmen der Herstellung des Adapters 32b, bspw. mittels Stanzen von Positionierungsaussparungen oder - löchern, in einem Stück mit dem restlichen Adapter 32b ausgebildet werden. In der Platine 28 können auf einfache Weise entsprechende Positionierungsstifte ausgebildet werden.
-
Beide Ausführungsformen des erfindungsgemäßen LED-Lichtmoduls 20 weisen mindestens ein Anschlagelement 46, 48 auf (vgl. 5 und 6), das an dem LED-Lichtmodul 20 angeordnet und ausgebildet ist, um zur lagegenauen Positionierung des LED-Lichtmoduls 20 relativ zu der Optikeinheit 24 in mindestens einer Ebene mit einer entsprechenden Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 der Optikeinheit 24 (vgl. 5 und 6) zusammenzuwirken. Durch das Zusammenwirken der Anschlagelemente des LED-Lichtmoduls 20 mit der Referenzier-Geometrie der Optikeinheit 24 kann die Relativposition zwischen der Optikeinheit 24 und dem daran lösbar zu befestigenden LED-Lichtmodul 20 insbesondere in einer xy-Ebene lagegenau vorgegeben werden. Dies wird nachfolgend zunächst anhand der 6 näher erläutert, welche ein LED-Lichtmodul 20 mit dem aus einem Federstahl-Blech hergestellten Adapter 32b aus 2 zeigt. Die Referenzier-Geometrie der Optikeinheit 24 umfasst in diesem Beispiel eine in x-Richtung wirkende erste Anschlagfläche 40, die sich in y-Richtung erstreckt. Ferner umfasst die Referenzier-Geometrie zwei weitere V-förmig zueinander stehende Anschlagflächen 42, 44, die jeweils in x- und in y-Richtung wirken und sich jeweils schräg zu der x-Richtung und zu der y-Richtung erstrecken. Die beiden weiteren V-förmig zueinander stehenden Anschlagflächen 42, 44 sind in y-Richtung versetzt zu der ersten Anschlagfläche 40 an dem Adapter 32b ausgebildet.
-
Alternativ wären auch in das als Reflektor ausgebildete Umlenkelement 26 integrierte als Referenzier-Geometrien denkbar, die in ein Langloch in der Platine 28 eintauchen. Allerdings könnten sich dabei Probleme mit der Positionierungsgenauigkeit sowie mit der Fertigung des Reflektors in Bulk Molding Compound (BMC) ergeben.
-
Vorzugsweise weist die Optikeinheit 24 eine Grundplatte 24a auf, an der das als Reflektor ausgebildete Umlenkelement 26 angeordnet ist. Vorzugsweise sind die Grundplatte 24a und das Umlenkelement 26 als ein einziges Stück ausgebildet. Die erste Anschlagfläche 40 und die weiteren schräg zueinander stehenden Anschlagflächen 42, 44 sind bevorzugt an einem in Fahrtrichtung bzw. x-Richtung gerichteten ersten vorderen Randabschnitt der Grundplatte 24a ausgebildet.
-
Das LED-Lichtmodul 20 weist vorzugsweise genau zwei Anschlagelemente 46, 48 auf, die mit der Referenz-Geometrie 40, 42, 44 zusammenwirken. In dem Beispiel der 6 sind die Anschlagelemente als Referenzier-Pins 46, 48 ausgebildet, die an der Platine 28 befestigt sind. Insbesondere sind die Referenzier-Pins 46, 48 in bezüglich der LEDs 22 hochgenau gebohrte Löcher in der Platine 28 eingesetzt und darin festgelegt werden. Das Festlegen der Pins 46, 48 an der Platine 28 kann bspw. mittels Presspassung, Klebstoff, Lack oder auf andere Weise erfolgen. Der Referenzier-Pin 48 tritt mit den schräg zueinander stehenden Anschlagflächen 42, 44 in eine Wirkverbindung und sorgt dafür, dass das LED-Lichtmodul 20 in x-Richtung und in y-Richtung relativ zu der Optikeinheit 24 positioniert ist. Der Referenzier-Pin 46 tritt mit der Anschlagfläche 40 in eine Wirkverbindung und sorgt dafür, dass das LED-Lichtmodul 20 nicht mehr um eine vertikale Drehachse gedreht werden kann, die durch eine Längsachse des Referenzier-Pins 48 (parallel zur z-Achse) definiert ist.
-
Der Adapter 32b verfügt ferner über ein Federelement 50, welches das mindestens eine Anschlagelement 46, 48 des LED-Lichtmoduls 20 gegen die Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 der Optikeinheit 24 drückt. Selbstverständlich können auch mehrere Federelemente vorgesehen sein. Das Federelement 50 ist bspw. als eine Blattfeder oder Federlasche einstückig mit dem Adapter 32b ausgebildet und stützt sich an der Optikeinheit 24 ab. Vorzugsweise stützt sich das Federelement 50 an einem rückwärtigen (in negative x-Richtung gerichteten) Randabschnitt der Grundplatte 24a der Optikeinheit 24 ab. Die Grundplatte 24a ist gewissermaßen zwischen den Anschlagelementen 46, 48 und dem Federelement 50 eingespannt. Durch das Zusammenwirken des Federelements 50 einerseits und der Anschlagelemente 46, 48 sowie der Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 andererseits ist das LED-Lichtmodul 20 in der xy-Ebene relativ zu der Optikeinheit 24 lagegenau positioniert.
-
Der Adapter 32b weist ferner eine Befestigungsanordnung zur lösbaren Befestigung des lagegenau positionierten LED-Lichtmoduls 20 an der Optikeinheit 24 auf. Die Befestigungsanordnung ist ausgebildet, das LED-Lichtmodul 20 in der z-Richtung an der Optikeinheit 24 zu halten. Die Befestigungsanordnung weist mindestens eine in negative x-Richtung offene und einen C-förmigen Querschnitt aufweisende Hinterschneidung 52, 54 auf, die einen ersten Teilbereich der Optikeinheit 24 umgreift und das LED-Lichtmodul 20 in z-Richtung an der Optikeinheit 24 hält. In dem Beispiel der 6 umfasst die Befestigungsanordnung zwei als Klemmlaschen ausgebildete Hinterschneidungen 52, 54, die in y-Richtung zueinander beabstandet sind. Die Hinterschneidungen 52, 54 sind in der Nähe der Anschlagelemente 46, 48 angeordnet.
-
Ferner umfasst die Befestigungsanordnung mindestens einen in x-Richtung zu der mindestens einen Hinterschneidung 52, 54 beabstandeten Rasthaken 56, 58 mit einem in Richtung der offenen Seite der mindestens einen Hinterschneidung (in x-Richtung) gerichteten Rastvorsprung 56a, 58a und einer darauf ausgebildeten Wirkfläche 56b, 58b, die sich im Wesentlichen in der xy-Ebene erstreckt und einen anderen Teilbereich der Optikeinheit 24 hintergreift. In dem Beispiel der 6 sind zwei Rasthaken 56, 58 vorgesehen, die in y-Richtung zueinander beabstandet sind. Die Rasthaken 56, 58 sind in der Nähe des Federelements 50 angeordnet. Ganz besonders bevorzugt ist in y-Richtung betrachtet auf jeder Seite des Federelements 50 einer der Rasthaken 56; 58 angeordnet.
-
Der Adapter 32 könnte auch aus einem Materialmix oder aus einem Zusammenbau mehrerer Bauteile aus unterschiedlichen Materialien (z.B. Kunststoff und Federstahl) bestehen. Auf diese Weise könnte die Befestigungsanordnung aus unterschiedlichen Materialien bestehen. So wäre es bspw. denkbar, dass die mindestens eine Hinterschneidung 52, 54 aus Federstahl und die Rasthaken 56, 58 aus Kunststoff gefertigt sind. Ebenso wäre es denkbar, dass die mindestens eine Hinterschneidung 52, 54 aus Kunststoff und die Rasthaken 56, 58 aus Federstahl gefertigt sind.
-
Der erste Teilbereich der Optikeinheit 24, der von den Hinterschneidungen 52, 54 umgriffen wird, ist vorzugsweise durch einen ersten vorderen Randabschnitt der Grundplatte 24a der Optikeinheit 24 gebildet, der neben dem vorderen Randabschnitt liegt, an dem die Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 ausgebildet ist. Der andere Teilbereich der Optikeinheit 24, mit dem die Rasthaken 56, 58 in Eingriff treten, ist durch einen gegenüber liegenden weiteren rückwärtigen Randabschnitt der Grundplatte 24a gebildet, der neben dem rückwärtigen Randabschnitt liegt, an dem sich das Federelement 50 abstützt.
-
Die Befestigungsanordnung bzw. die Hinterschneidungen 52, 54 und die Rasthaken 56, 58 sind einstückig mit dem Adapter 32b ausgebildet. Durch das Zusammenwirken der Hinterschneidungen 52, 54 und der Rasthaken 56, 58 ist der Adapter 32b und mit ihm das gesamte LED-Lichtmodul 20 in z-Richtung an der Grundplatte 24a des Optikelements 24 gehalten.
-
Die oben bezüglich 6 gemachten Ausführungen gelten in entsprechender Weise auch für das Beispiel der 5 und sollen hier nicht noch einmal wiederholt werden. Nachfolgend soll lediglich auf die wesentlichen Unterschiede der beiden Beispiele eingegangen werden. Im Unterschied zu 6 weist das LED-Lichtmodul 20 aus 5 den aus Kunststoff gefertigten Adapter 32a aus 1 auf. Ferner sind die Anschlagelemente 46, 48 nicht an der Platine 28 ausgebildet, sondern in den Adapter 32a selbst integriert. Insbesondere sind die Anschlagelemente 46, 48 in den Hinterschneidungen 52, 54 als in negative x-Richtung gerichtete Flächen ausgebildet. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zumindest das Anschlagelement 48, das von der V-förmigen Referenzier-Geometrie aufgenommen wird, in die negative x-Richtung spitz zuläuft. Die Anschlagelemente 46, 48 können im Rahmen der Herstellung des Adapters 32a bspw. mittels eines Spritzgießverfahrens gleich mit ausgebildet werden.
-
In dem Adapter 32a, 32b kann eine Vertiefung 60 (vgl. 1) oder Aussparung 62 (vgl. 2) für die Platine 28 vorgesehen sein. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass der Adapter 32a, 32b Auflageflächen 64 aufweist, mit denen er sich bei Befestigung an dem Kühlkörper 30 an dessen Vorderseite flächig abstützt. Bei dem Adapter 32a ist die Vertiefung 60 derart dimensioniert, dass bei Befestigung des Adapters 32a an dem Kühlkörper 30 die Platine 28 zwischen der Rückseite des Adapters 32 und der Vorderseite des Kühlkörpers 30 eingespannt und an dem Kühlkörper 30 lagegenau starr gehalten ist.
-
Das erfindungsgemäße LED-Lichtmodul 20 wird vormontiert, indem der Adapter 32 und die Platine 28 an dem Kühlkörper 30 befestigt werden. Anschließend wird das vormontierte LED-Lichtmodul 20 manuell auf die Optikeinheit 24 aufgesetzt (vgl. 3A bzw. 4A) und daran lösbar befestigt (vgl. 3B bis 3D bzw. 4B bis 4D). 3 zeigt die Positionierung und Befestigung des LED-Lichtmoduls 20 an der Optikeinheit 24 für den Kunststoff-Adapter 32a. 4 zeigt die Positionierung und Befestigung des LED-Lichtmoduls 20 an der Optikeinheit 24 für den Metallblech-Adapter 32b. Das lösbare Befestigen des LED-Lichtmoduls 20 an der Optikeinheit 24 umfasst zunächst eine translatorische Bewegung des schräg aufgesetzten Lichtmoduls 20 in negative x-Richtung (vgl. 3B bzw. 4B), wobei ein vorderer Randbereich der Grundplatte 24a des Optikelements 24 so weit in die Hinterschneidungen 52, 54 eindringt, bis die an dem vorderen Randbereich der Grundplatte 24a ausgebildete Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 auf die Anschlagelemente 46, 48 trifft. Die translatorische Bewegung beträgt etwa 4 mm und ist durch einen Pfeil 66 gekennzeichnet. Dann wird das LED-Lichtmodul 20 um eine Schwenkachse, die entlang des vorderen Randbereichs der Grundplatte 24a verläuft, im Uhrzeigersinn (in negative z-Richtung) geschwenkt (vgl. 3C bzw. 4C), wobei die Rasthaken 56, 58 mit einem gegenüberliegenden Randbereich der Grundplatte 24a in Eingriff treten (vgl. 3D bzw. 4D). Die Schwenkbewegung ist durch einen Pfeil 68 gekennzeichnet. Gleichzeitig mit der Befestigung wird das LED-Lichtmodul 20 durch die Wirkung der Anschlagelemente 46, 48 und der Referenzier-Geometrie 40, 42, 44 lagegenau bezüglich der Optikeinheit 24 positioniert. Die Montage des LED-Scheinwerfermoduls 12 durch Aufsetzen und Befestigen des LED-Lichtmoduls 20 auf der Optikeinheit 24 kann also schnell und einfach, mit einer Hand und ohne Sichtkontakt (also blind) erfolgen.
-
Die Demontage des Lichtmoduls 20 von der Optikeinheit 24 ist für den Kunststoff-Adapter 32a in 7 und für den Metallblech-Adapter 32b in 8 gezeigt. Im Rahmen der Demontage werden zunächst die seitlichen Rasthaken 56, 58 durch eine Wartungsöffnung im Scheinwerfergehäuse 4 hindurch entriegelt (vgl. 7A bzw. 8A). Dabei werden die Rasthaken 56, 58 so weit in Richtung eines Pfeils 70 (in negative x-Richtung) gedrückt, bis die Wirkflächen 56b, 58b nicht mehr auf der Vorderseite des hinteren Randbereichs der Grundplatte 24a der Optikeinheit 24 anliegen. Dann wird das LED-Lichtmodul 20 um etwa 15° um die Schwenkachse, die entlang des vorderen Randbereichs der Grundplatte 24a verläuft, entgegen dem Uhrzeigersinn (in z-Richtung) geschwenkt (vgl. 7B bzw. 8B). Die Schwenkbewegung ist durch einen Pfeil 72 gekennzeichnet. Anschließend erfolgt eine translatorische Bewegung des schräg stehenden Lichtmoduls 20 in x-Richtung (vgl. 7C bzw. 8C), wobei der vordere Randbereich der Grundplatte 24a des Optikelements 24 aus den Hinterschneidungen 52, 54 heraustritt. Die translatorische Bewegung beträgt etwa 4 mm und ist durch einen Pfeil 74 gekennzeichnet. Dann kann das LED-Lichtmodul 20 von der Optikeinheit 24 abgenommen werden (vgl. 7D bzw. 8D). Dies ist durch einen Pfeil 76 veranschaulicht.
-
Obwohl die Erfindung ausschließlich anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit einem Kühlkörper 30 beschrieben worden ist, wäre es auch denkbar, dass die Erfindung ohne einen Kühlkörper 30 realisiert wird. Dabei hätte der Adapter 32a, 32b die Aufgabe, das LED-Lichtmodul 20 hochpräzise, schnell und reproduzierbar bezüglich der Optikeinheit 24 zu positionieren und die beiden Teile 20, 24 danach aneinander zu befestigen. Dieser erfinderische Gedanke ist streng genommen unabhängig davon, ob das LED-Scheinwerfermodul 12 einen Kühlkörper 30 aufweist oder nicht. Dazu müsste der Adapter 32a, 32b nicht mehr an dem Kühlkörper befestigt, sondern starr mit der Platine 28 mit den LEDs 22 verbunden sein. Um auf den Kühlkörper 30 verzichten zu können, ohne dass es zu einer Überhitzung der LEDs 22 kommt, könnte eine andere PCB-Technologie mit besseren Wärmeleiteigenschaften werden und/oder eine aktive Kühlung im Scheinwerfer 2 genutzt werden.
-
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 2015/0308652 A1 [0002, 0023]
- DE 102016119792 A1 [0009]
