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Die Erfindung geht aus von einer optischen Baugruppe, einem Scheinwerfer, sowie von einem Verfahren.
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Aus dem Stand der Technik sind Fahrzeuge bekannt, die als Zusatzausstattung einen Matrix-Scheinwerfer beziehungsweise einen Adaptive Driving Beam (ADB) aufweisen. Hierfür können beispielsweise matrixartig angeordnete Licht emittierende Dioden (LEDs) eingesetzt sein, wobei die LEDs Teil einer Baugruppe sind. Jede einzelne oder Gruppen von LED/LEDs in der Baugruppe kann/können dann separat ansteuerbar und dadurch ein- und ausschaltbar sowie dimmbar sein, was auch als pixeliertes Licht bezeichnet werden kann. Derartig ausgestaltete Matrix-Systeme weisen eine Optik auf, durch welche die Strahlung der LEDs lenkbar ist. Zum Beispiel von OSRAM werden solche Systeme unter dem Namen SMARTRIX angeboten.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Baugruppe, welche vorrichtungstechnisch einfach ausgestaltet ist, einen einfach ausgestalteten Scheinwerfer und ein Verfahren zur einfachen Montage der Baugruppe zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird gelöst hinsichtlich der Baugruppe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 und hinsichtlich des Verfahrens gemäß den Merkmalen des Anspruchs 12.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Erfindungsgemäß ist eine Baugruppe vorgesehen, welche insbesondere für einen Scheinwerfer, beispielsweise einen Automobilscheinwerfer, einsetzbar ist. Die Baugruppe weist eine, insbesondere ebene, Leiterplatte oder „printed circuit board“ (PCB) auf, auf welcher zumindest eine Lichtquelle, insbesondere eine Halbleiterlichtquelle, insbesondere eine Licht emittierende Diode (LED) angeordnet und kontaktiert ist. Weiterhin weist die Baugruppe eine Optik oder Primäroptik oder Linse für das von der Lichtquelle emittierte Licht auf, sowie einen Optikhalter oder Linsenhalter, in welchem die Optik angeordnet ist und welcher die Optik zumindest abschnittsweise umgreift. Mit Vorteil ist, insbesondere zwischen der Optik und der Leiterplatte, ein Abstandshalter oder Spacer vorgesehen, welcher die Optik bezüglich ihrer Höhe über der Leiterplatte und/oder der zumindest einen Lichtquelle positioniert.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch den Abstandshalter eine Abfuhr von Wärme, welche durch die Strahlung der Lichtquelle in die Baugruppe eingetragen ist, ermöglicht ist. Zusätzlich kann der Abstandshalter den Optikhalter, welcher beispielsweise aus Kunststoff ausgestaltet ist, vor der Strahlung der Lichtquelle schützen. Dadurch kann vorzugswiese eine Lebensdauer der Baugruppe, und insbesondere des Optikhalters, erhöht sein. Zusätzlich kann ein Ausfallrisiko durch Überhitzung der Baugruppe, und zumindest des Optikhalters, zumindest verringert werden. Dabei kann die Baugruppe nach einem Plattformkonzept ausgestaltet sein, so dass schnell und kostengünstig verschiedene Varianten der Baugruppe, beispielsweise durch Austauschen einer Komponente, wie beispielsweise der Optik, realisierbar sind. Die Baugruppe ermöglicht auf kleinstem Raum verschiedene Anwendungen, insbesondere Matrixanwendungen, beispielsweise durch Anpassen der Optik oder der Leiterplatte. Damit ist vorteilhafterweise ein Werkzeugaufwand der Bauteilherstellung, sowie ein Aufwand bei einem Umbau einer Fertigungslinie für die einzelnen Bauteile der Baugruppe vermindert. Ein vergleichbarer Aufbau größerer und/oder kleinerer Module nach einem Baukastenprinzip ist möglich. Dabei kann beispielsweise eine Baugröße angepasst sein.
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Prinzipiell kann die Optik abbildende oder auch nichtabbildende Eigenschaften haben, beispielsweise nach Art einer Sammellinse, einer Zerstreuungslinse, eines Streuers oder eines diffraktiven optischen Elements (DOE). Die Optik kann zumindest eine strukturierte oder facettierte Oberfläche aufweisen oder kann aus einer Mehrzahl an Subelementen aufgebaut sein, beispielsweise nach Art eines Mikrolinsen-Arrays. Geeignete Materialien für die Optik sind beispielsweise Gläser wie BK7, Kunststoffe wie Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA), oder Silikon beziehungsweise silikonartige Materialien.
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Der Optikhalter kann, insbesondere zumindest abschnittsweise oder vollständig, beispielsweise etwa reckteckförmig ausgestaltet sein. Dabei kann der Optikhalter zwei längere und zwei kürzere Seiten aufweisen, also jeweils zwei Längs- und zwei Querseiten. Der Optikhalter kann zumindest teilweise als Rahmen ausgebildet sein. Somit kann der Optikhalter zwei Stirnflächen, sowie eine äußere und eine innere Mantelfläche aufweisen. Die Stirnflächen können sich insbesondere in einem Parallelabstand zueinander erstrecken. Zwischen den Stirnflächen kann die Mantelfläche angeordnet sein. Mit Vorteil kann der Optikhalter die Optik zumindest teilweise umgreifen. Durch die rahmenartige Form des Optikhalters kann dieser eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche Strahlung aus der Optik auskoppeln kann. Die Optik kann also zumindest abschnittsweise innerhalb des Optikhalters angeordnet sein. Denkbar ist auch, dass die Optik, besonders bevorzugt an der Stirnseite des Optikhalters, zumindest abschnittsweise aus der Durchgangsöffnung auskragt.
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Mit Vorteil ist der Optikhalter an der Leiterplatte befestigt. Eine Befestigung kann dabei beispielsweise über eine Schraub- und/oder eine Niet- und/oder eine Fügeverbindung vorgesehen sein. Mit anderen Worten kann eine kraft- und/oder formschlüssige Verbindung vorgesehen sein.
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Mit Vorteil kann der Optikhalter zumindest einen Referenzpin oder eine Mehrzahl von Referenzpins aufweisen. Der Referenzpin kann vorteilhafterweise dazu vorbereitet sein, in eine dafür vorgesehene Durchgangsöffnung oder Aussparung in der Leiterplatte zumindest abschnittsweise einzutauchen, beziehungsweise eine dafür vorgesehen Durchgangsöffnung in der Leiterplatte zu durchsetzen. Vorteilhafterweise kann der Optikhalter mithilfe des zumindest einen Referenzpins somit bezüglich der Leiterplatte positionierbar sein. Der zumindest eine Referenzpin kann in eine senkrechte Richtung zu einer der Stirnflächen des Optikhalters gesehen von dieser wegkragen. Mit Vorteil kann der Referenzpin bei einer Montage des Optikhalters auf der Leiterplatte in die dafür vorgesehene Durchgangsöffnung in der Leiterplatte eintauchen, um die Montage zu erleichtern. Der Referenzpin oder die Mehrzahl von Referenzpins können beispielsweise so angeordnet sein, dass die Montage nur in der angedachten Weise erfolgen kann. Dabei können die Referenzpins beispielsweise unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so dass ein jeweiliger Referenzpin mit einem breiten Durchmesser nicht in eine dafür nicht vorgesehene Durchgangsöffnung mit einem schmalen Durchmesser eintauchen kann. Somit kann dabei beispielsweise das „Poka-Yoke“ Prinzip berücksichtigt sein. Mit anderen Worten können die Referenzpins einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen, wobei für einen jeweiligen Referenzpin eine entsprechende Aussparung bei der Leiterplatte und/oder dem Abstandshalter vorgesehen ist.
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Der Optikhalter kann vorteilhafterweise zumindest eine Messfläche oder Referenzfläche aufweisen. Die Messfläche kann beispielsweise an der äußeren Mantelfläche des Optikhalters angeordnet sein. Die Messfläche kann beispielsweise des Weiteren für eine Kontrolle der Position, beispielsweise des Optikhalters, insbesondere während der Montage, genutzt sein. Die zumindest eine Messfläche kann beispielsweise durch ein optisches Erfassungssystem, beispielsweise eine Kamera, erfassbar sein, um beispielsweise Abmessungen und/oder eine Position des Optikhalters zu erfassen. Dabei kann vorteilhafterweise die Montage verbessert und/oder erleichtert werden. Mit Vorteil sind mehrere Messflächen vorgesehen, welche durch das optische Erfassungssystem zueinander in Referenz, beispielsweise bezüglich ihres Abstandes, setzbar sind. Somit können Abmaße des Optikhalters, beispielsweise eine Längs- und/oder eine Quererstreckung erfassbar sein. Es kann also eine genaue Größe des Optikhalters ermittelbar sein.
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Dazu können, beispielsweise für die Längsrichtung, zumindest eine oder zwei Messflächen vorgesehen sein, welche jeweils an der Mantelfläche, insbesondere an der äußeren Mantelfläche, des Optikhalters, beispielsweise an den jeweils kürzeren Seiten, angeordnet sein kann/können. Ein Erfassungssystem kann dann einen Abstand der Messflächen zueinander und damit die exakte Länge des Optikhalters in Längsrichtung erfassen und bestimmen. Eine Erfassung einer Breite des Optikhalters kann analog dazu durch Messflächen erfolgen, welche an den längeren Seiten der Mantelfläche des Optikhalters angeordnet sein können.
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Die Messfläche oder eine jeweilige Messfläche kann oder kann jeweils beispielsweise als Nut oder in einer Nut ausgebildet sein. Die Nut kann sich beispielsweise ausgehend von einer Stirnfläche entlang der Mantelfläche des Optikhalters erstrecken, wobei die Nut vorzugsweise die Mantelfläche nicht vollständig durchsetzt und somit in der Mantelfläche endet. Sie kann beispielsweise rechteckförmig ausgestaltet sein oder einen rechteckförmigen Raum begrenzen. Es ist auch möglich, dass die Messfläche vollständig auf der Mantelfläche des Optikhalters angeordnet ist. Es ist auch denkbar, dass eine Messfläche eine spezielle Beschichtung aufweist, um von dem Erfassungssystem erfassbar zu sein.
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Der Optikhalter kann zumindest einen Befestigungsabschnitt an seiner Außenseite aufweisen. Diese kann leiterplattenseitig eine Bohrung oder Sacklochbohrung aufweisen, in die ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen oder eine Niete, kraft- und/oder formschlüssig eintauchen kann. Mit anderen Worten kann der Optikhalter beispielsweise zumindest einen Befestigungsabschnitt oder einen Schraubdom aufweisen. Mit Vorteil ist eine Vielzahl von Befestigungsabschnitten vorgesehen. Diese können beispielsweise jeweils an den Ecken des Optikhalters ausgebildet sein. Es ist auch möglich, dass zusätzlich oder alternativ zumindest ein oder ein jeweiliger Befestigungsabschnitt, insbesondere etwa, mittig der längeren Seite ausgebildet ist. Mit Vorteil ist auf jeder Hälfte der beiden längeren Seiten ein Befestigungsabschnitt vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Optikhalter sechs Befestigungsabschnitte auf, jeweils vier an den Ecken und zwei weitere jeweils etwa in der Mitte der längeren Seiten.
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Bei einer vergrößerten Ausführungsform der Baugruppe, insbesondere des Optikhalters, kann die Anzahl der Befestigungsabschnitte erhöht sein. Verbliebene, ungenutzte Befestigungsabschnitte können beispielsweise, insbesondere durch einen Kunden, genutzt sein, um die Baugruppe beispielsweise an einem Kühlkörper zu befestigen. Entsprechend kann bei einer Verkleinerung des Optikhalters die Anzahl reduziert sein.
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Zwischen zumindest zwei Befestigungsabschnitten oder zwischen jeweils zwei Befestigungsabschnitten können, vorzugsweise außenseitig am Optikhalter Versteifungen vorgesehen sein, um den Rahmen des Optikhalters zu verstärken. Eine derartige Versteifung kann beispielsweise eine Erweiterung des Querschnitts des Optikhalters sein. Dabei kann sich der Querschnitt, ausgehend von einem Befestigungsabschnitt verbreitern und anschließend hin zum benachbarten Befestigungsabschnitt wieder verjüngen. Durch die außenseitige Anordnung kann beispielsweise mehr Bauraum bei hoher Steifigkeit in einem Innenraum des Optikhalters zur Verfügung stehen. Mit anderen Worten bleibt der Innenraum des Optikhalters für verschiedene Anwendungen vollständig nutzbar, indem die Befestigungsabschnitte und eine Versteifungsstruktur außerhalb des Optikhalters ausgebildet sind.
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Der Abstandshalter kann vorzugsweise als Tiefziehblech ausgestaltet sein. Der Abstandshalter kann zumindest abschnittsweise etwa topfförmig oder büchsenförmig ausgestaltet sein. Er kann an der Leiterplatte angeordnet sein und die zumindest eine Lichtquelle mit dem topfförmigen Abschnitt zumindest abschnittsweise umgreifen. Er kann einen, zumindest abschnittsweise um den topfförmigen Abschnitt umlaufenden, Befestigungsflansch aufweisen. Es ist auch denkbar, dass mehrere Befestigungsflansche ausgebildet sind. Der zumindest eine Befestigungsflansch kann bei der Baugruppe zwischen dem Optikhalter und der Leiterplatte angeordnet sein. Er kann zumindest eine Durchgangsöffnung aufweisen, wodurch der Befestigungsflansch von dem oder den Befestigungsmittel/n, welche den Optikhalter an der Leiterplatte befestigt/befestigen, durchsetzt sein kann. Beispielsweise hat er für ein jeweiliges Befestigungsmittel eine jeweilige Durchgangsöffnung. Auf diese Weise kann der Befestigungsflansch des Abstandshalters beispielsweise zwischen dem Optikhalter und der Leiterplatte eingeklemmt sein. Dadurch kann der Abstandshalter auf einfache Weise Wärme, welche durch die Strahlung der Lichtquelle entsteht, über die Leiterplatte abführen. Dazu kann zwischen der Leiterplatte und dem Abstandshalter und/oder zwischen dem Abstandshalter und dem Optikhalter zumindest abschnittsweise Wärmeleitpaste vorgesehen sein. Somit kann aufgrund der vorteilhaften Wärmeabfuhr die Lebensdauer der Baugruppe erhöht sein.
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Der Abstandshalter kann zumindest eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch die die Optik, zumindest abschnittsweise, insbesondere bündig oder formschlüssig, eintauchen kann. Vorteilhafterweise kann die Optik dadurch zusätzlich zu ihrer Höhe über der Leiterplatte, in ihrer Position in einer Ebene parallel zur Leiterplatte, positioniert sein. Mit anderen Worten kann bei dem Abstandshalter eine Führung vorgesehen sein, welche die Optik, zusätzlich zu ihrer Höhe über der Leiterplatte in zwei weiteren Raumrichtungen, in einer Ebene parallel zu der Leiterplatte, positionieren kann.
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Die Optik kann vorteilhafterweise nur punktuell oder mit einem Linienkontakt an dem Abstandshalter und/oder an der Durchgangsöffnung des Abstandshalters anliegen, was zu einer erleichterten Montage zwischen der Optik und dem Abstandshalter führt. Dadurch, dass die Optik nur punktuell am Abstandshalter anliegt, können mit Vorteil unterschiedliche Dehnungen in einem Arbeitstemperaturbereich der Optik und des Abstandshalters ausgeglichen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Abstandshalter, insbesondere ein Befestigungsflansch oder Befestigungsabschnitt des Abstandshalters, durch den Optikhalter umspritzt und/oder in den Optikhalter eingebettet sein, wodurch dieser fest mit dem Optikhalter verbunden sein kann. Eine Wärmeabfuhr durch den Abstandshalter zur Leiterplatte kann dann über ein oder mehrere Mittel, beispielsweise einen Steg oder einen Wärmeabfuhrsteg, welche beispielsweise über Wärmeleitpaste und/oder Wärmeleitfolie mit der Leiterplatte verbunden ist, erfolgen. Ein derartiger Steg kann beispielsweise als Tiefziehnut oder Einprägung in dem Abstandshalter ausgestaltet sein. Die Tiefziehnut kann - im Querschnitt in einer Schnittebene senkrecht zum Abstandshalter - etwa u-förmig ausgebildet sein und sich in Richtung weg von der Leiterplatte öffnen. Ein Bodenabschnitt der Tiefziehnut kann dann an der Leiterplatte anliegen und/oder über Wärmeleitpaste mit der Leiterplatte in thermischem Eingriff stehen. Somit kann beispielsweise durch die Lichtquelle eingetragene Wärme effizient und einfach abgeführt werden.
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Eine insbesondere etwa ebene Bodenfläche des topfförmigen Abschnitts des Abstandshalters kann, beispielsweise in einem Parallelabstand, von der Leiterplatte beabstandet angeordnet sein. Die Bodenfläche kann die zumindest eine Durchgangsöffnung für die Strahlung der Lichtquelle aufweisen. Es ist möglich, dass die Optik zumindest abschnittsweise durch die Durchgangsöffnung des Abstandshalters kragt, um eine optimierte Einkopplung von Strahlung der Lichtquelle in zumindest eine Einkoppelfläche der Optik zu ermöglichen.
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Zumindest eine Mantelfläche des topfförmigen Abschnitts des Abstandshalters oder der Abstandshalter kann von einer inneren Mantelfläche des Optikhalters oder vom Optikhalter beabstandet angeordnet sein, damit diese bei einer unterschiedlicher thermischer Ausdehnung des Abstandshalters und des Optikhalters nicht kollidieren. Mit anderen Worten kann ein Freiraum zwischen dem Abstandshalter und dem Optikhalter vorgesehen sein, um unterschiedliche thermische Dehnungen zwischen den beiden zu entkoppeln. Der Abstandshalter kann also, bis auf den zumindest einen Befestigungsflansch, von dem Optikhalter beabstandet angeordnet sein.
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Zwischen der Bodenfläche und der Mantelfläche oder Wandung des topfförmigen Abschnitts des Abstandshalters kann eine Versteifung vorgesehen sein. Diese kann zumindest abschnittsweise umlaufend um die Bodenfläche oder eines Bodens des topfförmigen Abschnitts ausgebildet sein. Die Versteifung kann beispielsweise als, im Querschnitt u-förmige, Krümmung ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Versteifung als ein Damm oder ein Wall ausgebildet sein, welcher umlaufend um den topfförmigen Abschnitt des Abstandshalters verlaufen kann. Der Damm kann dadurch gebildet sein, dass die Bodenfläche nach innen in Richtung der Leiterplatte versetzt oder geprägt ist.
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Mit Vorteil ist bei der Baugruppe ein Deckel vorgesehen, welcher auf einer der Leiterplatte abgewandten Seite des Optikhalters montierbar ist, um die Optik im Optikhalter zu fixieren. Dazu kann der Deckel etwa rechteckförmig ausgestaltet sein und einen etwa rahmenförmig ausgestalteten Abschnitt aufweisen, durch dessen Durchgangsöffnung die Optik zumindest abschnittsweise kragen kann oder zumindest Strahlung aus der Optik auskoppeln kann. Der rahmenförmige Abschnitt kann etwa eben oder plattenartig ausgestaltet sein. Mit Vorteil kann der Deckel zumindest eine Feder oder Haltefeder oder Lasche oder Haltelasche aufweisen. Bevorzugt weist der Deckel eine Mehrzahl von Federn auf, welche sich seitlich von dem rahmenförmigen Abschnitt senkrecht zu diesem, insbesondere in Richtung einer gemeinsamen Seite, weg erstrecken. Die Federn können also quer zu dem rahmenförmigen Abschnitt angeordnet sein. Die Feder oder eine jeweilige Feder kann/können beispielsweise länglich, insbesondere in Richtung des rahmenförmigen Abschnitts gesehen, ausgestaltet sein, und mit einer jeweils längeren Seite mit dem rahmenförmigen Abschnitt des Deckels verbunden sein. Eine jeweilige Feder kann vorteilhafterweise eine Rastnase aufweisen. Diese kann beispielsweise als Vorsprung ausgestaltet sein, welcher jeweils von dem Deckel nach außen oder innen weg kragen kann. Dabei kann die Rastnase beispielsweise als, insbesondere etwa rechteckiger, Abschnitt der Feder ausgebildet sein, welcher an drei Seiten von der blattförmigen Feder ausgestanzt und an einer vierten Seite nach außen gebogen sein kann. Die Rastnase ist dann vorzugsweise im Innenbereich der blattförmigen Feder ausgebildet. Dadurch kann vorteilhafterweise der Vorsprung ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Rastnase derart ausgebildet, dass sie in Richtung zu dem rahmenförmigen Abschnitt des Deckels und/oder vorzugsweise zur Durchgangsöffnung zeigt.
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Mit Vorteil kann der Optikhalter für die Feder oder die Federn zumindest eine Ausnehmung oder für jede Feder des Deckels eine Ausnehmung aufweisen, in welche die Feder oder eine jeweilige Feder kraft- und/oder formschlüssig eingreifen kann. Dadurch kann der Deckel vorzugsweise mit dem Optikhalter in einer einfachen Montage fest verbunden sein und die Optik im Optikhalter fixieren. Um einen Kraft- und/oder Formschluss zu erreichen, kann die Feder beispielsweise die Rastnase aufweisen. Zusätzlich kann die Ausnehmung einen Hinterschnitt oder eine Hinterschneidung aufweisen, in welchen/welche die Rastnase eingreifen kann. Mit Vorteil ist der Hinterschnitt im inneren der Ausnehmung ausgebildet. Der Hinterschnitt kann insbesondere etwa schräg oder schrägflächig, beispielsweise bezüglich der Leiterplatte und des Optikhalters, ausgestaltet sein. Eine senkrechte Ausgestaltung des Hinterschnitts ist ebenso denkbar. Somit kann vorteilhafterweise eine Fixierung des Deckels am Optikhalter durch Einrasten der Rastnase in den Hinterschnitt erfolgen. Mit anderen Worten kann eine Schlitzverrastung mit dem Hinterschnitt vorgesehen sein, wodurch der Deckel positionsgenau, sicher und platzsparend am Optikhalter befestigt sein kann.
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Vorteilhafterweise sind am Deckel eine Mehrzahl von Federn vorgesehen, besonders bevorzugt vier Federn, von denen jeweils zwei an den jeweiligen längeren Seiten des Deckels ausgebildet sein können. Der Optikhalter hat dann vorteilhafterweise vier entsprechende Ausnehmungen, in welche die Federn eingreifen können. Somit kann der Optikhalter in einem montierten Zustand der Baugruppe von den Federn umgriffen sein, wodurch eine sichere Fixierung des Deckels, und damit auch der Optik, am Optikhalter ermöglicht ist.
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Die Federn können derart ausgestaltet sein, dass sie jeweils eine unterschiedliche Breite aufweisen. Dadurch können sie vorteilhafterweise nur in eine entsprechend breite Ausnehmung des Optikhalters eingreifen. Eine breite Feder kann also nicht mehr in eine schmalere Ausnehmung montiert werden, wodurch vorteilhafterweise die Montage vereinfacht werden kann. Die Federn können also nur noch in einer vorgesehenen Weise montierbar sein. Dadurch kann das Poka-Yoke Prinzip berücksichtigt sein.
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Weiterhin vorteilhaft kann der Optikhalter zumindest eine Tasche aufweisen, welche bevorzugt von außen in eine der Versteifungen am Optikhalter eingebracht sein kann. Mit Vorteil weist der Optikhalter für jede Ausnehmung, in welche eine Feder montiert ist, eine derartige Tasche auf. Diese können dann besonders bevorzugt jeweils einen Durchbruch aufweisen, in welchen Mittel einführbar sind, um den Form- und/oder Kraftschluss der Rastnasen zu lösen. Dadurch kann vorteilhafterweise die Fixierung des Deckels am Optikhalter wieder lösbar ausgestaltet sein. Eine wieder lösbare Verbindung ist besonders vorteilhaft, da einzelne Komponenten auf diese Weise wieder verwendbar sind.
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Alternativ oder zusätzlich kann in der zumindest einen Tasche die Messfläche oder eine weitere Messfläche oder eine Vielzahl von Messflächen ausgebildet sein. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Position der Tasche, und damit eine Position des Optikhalters, ermittelbar sein.
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Weiterhin vorteilhafterweise können in die Taschen während der Montage, beispielsweise beim Eindrehen von Schrauben, Mittel, beispielsweise Stifte, eingebracht werden, welche ein Drehmoment auffangen können. So kann eine Deformation des Optikhalters in diesem Prozessschritt zumindest behindert werden. Dadurch kann die Montage der Baugruppe erleichtert sein. Zudem kann die Qualität des Optikhalters erhöht werden.
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Die LED oder Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, oder in Form einer Mikro-LED, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein und eine LED bilden oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (beispielsweise FR4, Metallkernplatine) befestigt sein („CoB“ = Chip on Board). Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, beispielsweise Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein. Denkbar ist auch eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Komponenten können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Die LED-Chips können weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie emittieren, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.
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Erfindungsgemäß ist die Baugruppe bevorzugt in einem Scheinwerfer angeordnet. Der Scheinwerfer wird vorzugsweise bei einem Fahrzeug eingesetzt. Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nichtautonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein. Wird der Scheinwerfer für ein Fahrzeug eingesetzt, so handelt es sich dann bei diesem vorzugsweise um einen Frontscheinwerfer.
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Weitere Anwendungsbereiche für den Scheinwerfer können Effektlichtbeleuchtungen, Entertainmentbeleuchtungen, Architainmentbeleuchtungen, Allgemeinbeleuchtungen, medizinische und therapeutische Beleuchtungen oder Beleuchtungen für den Gartenbau (Horticulture) sein.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Montage einer Baugrube gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Das Verfahren kann vorteilhafterweise nachfolgend aufgeführte Schritte enthalten.
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Der Optikhalter kann vorzugsweise so positioniert sein, dass er mit einer Stirnfläche in eine positive Z-Richtung und mit der anderen Stirnfläche in eine negative Z-Richtung, also hin in Richtung einer Horizontalebene und/oder entgegengesetzt zur Schwerkraftrichtung zeigt. Die Z-Richtung erstreckt sich beispielsweise senkrecht zur Horizontalebene. Die Referenzpins des Optikhalters können dabei beispielsweise in die negative Z-Richtung, insbesondere in Schwerkraftrichtung, vom Optikhalter wegkragen. Die etwa rechteckförmigen Seiten des Optikhalters können dann in eine X- und eine Y-Richtung ausgerichtet sein, also insbesondere in der Horizontalebene liegen. Ein Ursprung des XYZ-Systems kann also beispielsweise in einem Schwerpunkt des Optikhalters liegen.
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In einem ersten Schritt kann die Optik in Z-Richtung, insbesondere in Schwerkraftrichtung, in den Optikhalter eingesetzt sein. Anschließend kann der Deckel in Z-Richtung, insbesondere in Schwerkraftrichtung, an dem Optikhalter fixiert werden. Dabei kann vorzugsweise auch die Optik im Optikhalter fixiert werden. Der Deckel kann beispielsweise durch die Rastnasen an den Federn in die jeweiligen Ausnehmungen am Optikhalter eingreifen.
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Zur erleichterten Montage und/oder zur optischen Kontrolle kann die bisher montierte Baugruppe dann gedreht werden, beispielsweise um 180° bezüglich einer Achse in einer XY-Ebene. Dabei ist eine Drehung bezüglich der X-Achse oder einer Achse parallel zu der X- oder der Y-Achse oder einer Achse parallel zu der Y-Achse denkbar. Die Referenzpins können dann entgegengesetzt der Schwerkraftrichtung weisen.
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Eine derartige Drehung ist vorteilhaft, da dadurch eine weitere Montage der Baugruppe in Schwerkraftrichtung erfolgen kann.
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Die optische Kontrolle kann ein optionaler Zwischenschritt in dem Verfahren sein. Bei der optischen Kontrolle kann beispielsweise ein Licht oder Durchlicht durch die Optik eingestrahlt werden, wodurch, beispielsweise mittels einem optischen Erfassungsmittel, Beschädigungen an oder in der Optik erfasst werden können. Die Kontrolle kann vor oder nach dem Drehen erfolgen.
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In einem nachfolgenden Schritt kann der Abstandshalter an der Baugruppe angeordnet werden. Dazu können insbesondere die Referenzpins die dafür vorgesehenen Durchgangsöffnungen des Abstandshalters durchsetzen, wodurch der Abstandshalter in Bezug auf den Optikhalter positioniert ist.
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In einem weiteren Schritt kann die Leiterplatte montiert werden. Dazu kann die Leiterplatte durch zumindest ein Befestigungsmittel, beispielsweise eine Schraube oder ein Bolzen, von einer, dem Abstandshalter abgewandten Seite durchsetzt werden.
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Dadurch kann der Abstandshalter mittels dessen zumindest einen Befestigungsflansch, welcher ebenso von dem zumindest einen Befestigungsmittel durchsetzt sein kann, an der Leiterplatte befestigt sein. An diesen Befestigungsmitteln kann anschließend der Optikhalter mit der umgriffenen Optik und dem Deckel mit einer dem Deckel abgewandten Seite befestigt werden, in dem die Befestigungsmittel in den Bohrungen der Befestigungsabschnitte eingreifen.
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Mit Vorteil kann die optische Kontrolle der Optik nach der Montage der Optik in den Optikhalter erfolgen. Eine Kontrolle der Positionierung anhand der Messflächen, beispielsweise am Optikhalter, kann an verschiedenen Zeitpunkten während der Montage erfolgen. Zusätzlich kann eine optische Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit, beispielsweise des Optikhalters oder des Deckels erfolgen. Eine derartige Kontrolle kann beispielsweise über Auflicht erfolgen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
- 1a in einer perspektivischen Ansicht eine montierte Baugruppe gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 1b einen Querschnitt (A-A) durch die Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 2a in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung einer Unterbaugruppe des Ausführungsbeispiels,
- 2b in einer perspektivischen Ansicht die montierte Unterbaugruppe,
- 3a in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung der Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 3b in einer perspektivischen Untersicht die Montierte Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 4a in einer perspektivischen Ansicht einen Optikhalter,
- 4b einen Querschnitt B-B durch den Optikhalter aus 4a,
- 4c ein vergrößertes Detail C des Optikhalters aus 4b,
- 5a in einer Draufsicht die Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 5b einen Querschnitt D-D durch die Baugruppe aus 5a,
- 5c ein vergrößertes Detail F der Baugruppe aus 5b,
- 5d ein vergrößertes Detail G der Baugruppe aus 5b,
- 6 in einer Draufsicht einen Abstandshalter,
- 7 in einer Draufsicht einen Ausschnitt der Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 8a in einer Draufsicht eine Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 8b einen Querschnitt H-H durch die Baugruppe aus 8a, und
- 8c ein vergrößertes Detail I der Baugruppe aus 8b.
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Gemäß 1a weist die Baugruppe 1 einen Optikhalter 2 auf, welcher auf einer Leiterplatte 4 befestigt ist. Der Optikhalter 2 ist länglich und etwa reckteckförmig ausgestaltet. Er umgreift eine Optik 6 und wird von einem Deckel 8 abgeschlossen. Der Deckel 8 ist etwa rahmenförmig und rechteckförmig ausgestaltet und weist längs eine längliche Durchgangsöffnung auf, durch welche die Optik 6 zumindest abschnittsweise auskragt.
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Der Optikhalter 2 weist Befestigungsabschnitte 10 auf (siehe dazu insbesondere auch 4a), exemplarisch nur an einer Stelle mit einem Bezugszeichen versehen. Die Befestigungsabschnitte 10 sind jeweils etwa an den Ecken und in der Mitte einer jeweils längeren Seite des Optikhalters 2 vorgesehen. Zwischen den Befestigungsabschnitten 10 sind Versteifungen 14 am Optikhalter 2 vorgesehen, um dessen Stabilität zu erhöhen. Bei den Versteifungen 14 handelt es sich um Abschnitte mit einem verbreiterten Querschnitt. Die Baugruppe 1 ist bevorzugt in einem Scheinwerfer 16, besonders bevorzugt in einem Automobilscheinwerfer, schematisch durch eine Strichlinie dargestellt, angeordnet.
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Gemäß dem Querschnitt A-A durch die Baugruppe 1, siehe 1b, weisen die Befestigungsabschnitte 10 etwa sacklochartige Aussparungen oder Bohrungen auf, in welchen Befestigungsmittel 12 angeordnet sind, um den Optikhalter 2 an der Leiterplatte 4 zu befestigen. Die Befestigungsmittel 12 sind aus einer, dem Optikhalter 2 abgewandten, Seite in die Leiterplatte 4 eingebracht und durchsetzen diese. Die Befestigungsmittel 12 sind beispielsweise als Schrauben oder als Bolzen ausgestaltet. Es ist auch denkbar, dass ein Teil der Befestigungsmittel 12 als Schrauben und ein weiterer Teil der Befestigungsmittel 12 als Bolzen ausgestaltet ist. Andere Befestigungsmittel 12 sind ebenso denkbar.
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Weiterhin gemäß 1b sind auf der Leiterplatte 4 Licht emittierende Dioden (LEDs) 22, insbesondere matrixartig, angeordnet und kontaktiert, welche ihre Strahlung in die Optik 6 einkoppeln. Zwischen der Optik 6 und der Leiterplatte 4 ist ein Abstandshalter 18 vorgesehen. Dieser weist zumindest einen Befestigungsflansch 20 auf, welcher zwischen der Leiterplatte 4 und dem Optikhalter 2 angeordnet ist. Der Befestigungsflansch 20 ist durch die Befestigungsmittel 12 durchsetzt, wodurch der Abstandshalter 18 an der Leiterplatte 4 fixiert ist. Weiterhin weist der Abstandshalter 18 einen topfförmigen Abschnitt 21 auf, welcher die Lichtquellen 22 umgreift. Der topfförmige Abschnitt 21 des Abstandshalters 18 weist Durchgangsöffnungen auf, durch welche die Optik 6 zumindest teilweise hindurchkragt. Diese sind untenstehend, insbesondere in 6, detailliert beschrieben.
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Die Optik 6 stützt sich zumindest abschnittsweise am Abstandshalter 18 ab, wodurch sie vorzugsweise in ihrer Höhe über der Leiterplatte 4 und/oder über den Lichtquellen 22 positioniert und/oder fixiert ist. Weiterhin stützt sich die Optik 6 über einen Flansch 7 zumindest abschnittsweise am Optikhalter 2 ab, und wird vom Deckel 8 im Optikhalter 2 fixiert.
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Gemäß 2a wird die Optik 6 in den Optikhalter 2 eingesetzt, und durch den Deckel 8 fixiert. Der Flansch 7 der Optik 6 weist dabei an seiner Mantelfläche ein Profil auf, welches formschlüssig in ein entsprechendes Innenprofil des Optikhalters 2 eingreift. Der Deckel 8 weist vier Federn 24 auf, welche jeweils eine Rastnase 26 haben. Die Federn 24 kragen etwa senkrecht von einem rahmenförmigen Abschnitt 28 des Deckels 8 ab, welcher die Durchgangsöffnung für die Optik 2 aufweist. Jeweils zwei Federn 24 sind längsseitig an den jeweils längeren Seiten des Deckels 8 angeordnet. Die Rastnase 26 einer jeweiligen Feder 24 passt jeweils form- und/oder kraftschlüssig in eine jeweilige Ausnehmung 30 oder Schlitz am Optikhalter 2, wodurch der Deckel 8 am Optikhalter 2 fixiert ist (siehe auch 5c, die untenstehend näher erläutert ist) .
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Bei einer Montage einer Unterbaugruppe 32, welche den Deckel 8, die Optik 6 und den Optikhalter 2 aufweist, wird in einem ersten Schritt die Optik 6 in den Optikhalter 2 eingesetzt, und in einem weiteren Schritt die Optik 6 im Optikhalter 2 durch den Deckel 8 fixiert.
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2b zeigt die montierte Unterbaugruppe 32 aus Optikhalter 2, Optik 6 und Deckel 8. Zu sehen ist, dass die Federn 24 des Deckels 8 in die Ausnehmungen 30 des Optikhalters 2 greifen und die Unterbaugruppe 32 somit fixieren.
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Gemäß 3a wird an der Unterbaugruppe 32 der Abstandshalter 18, aus einer dem Deckel 8, siehe 2a, abgewandten Seite angeordnet. Die Unterbaugruppe 32 und der Abstandshalter 18 werden dann über die Befestigungsmittel 12 an der Leiterplatte 4 befestigt. Dabei durchsetzen die Befestigungsmittel 12 die Leiterplatte 4 durch Durchgangsöffnungen 33 und den Abstandshalter 18 durch Durchgangsöffnungen 35 von einer der Unterbaugruppe 32 abgewandten Seite. Sie münden in die sacklochartigen Aussparungen der Befestigungsabschnitte 10 des Optikhalters 2. Der Abstandshalter 18 weist mehrere Befestigungsflansche 34 auf (siehe insbesondere auch 6), welche jeweils zumindest eine Durchgangsöffnung 35 aufweisen. In einem Teil der Durchgangsöffnungen 34 kragen die Befestigungsmittel 12 ein. Dadurch ist der Abstandshalter 18 zwischen der Leiterplatte 4 und der Unterbaugruppe 32, beziehungsweise dem Optikhalter 2, eingespannt.
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Weiterhin gemäß 3a weist der Optikhalter 2 zwei Referenzpins 36, 37 auf. Die Referenzpins 36, 37 sind außenseitig an einer der längeren Seiten des Optikhalters 2 angeordnet. Sie sind dabei von den jeweils äußeren Befestigungsabschnitten 10, welche an den jeweiligen Ecken dieser längeren Seite angeordnet sind, beabstandet in Richtung der Mitte dieser Seite angeordnet. Die Referenzpins 36, 37 zeigen in Richtung der Leiterplatte 4. Nach der Montage durchsetzen sie dafür vorgesehene Durchgangsöffnungen 38, 39 bei zweien der Befestigungsflansche 34 des Abstandshalters 18, sowie dafür vorgesehene Durchgangsöffnungen 41, 43 bei der Leiterplatte 4. Die Montage der Baugruppe 1 kann nur derart erfolgen, dass die Referenzpins 36, 37 die dafür vorgesehenen Durchgangsöffnungen 38 ,39 ,41 ,43 durchsetzen. Somit ist die Montage erleichtert und eine fehlerhafte Montage kann verhindert werden. Ermöglicht ist dies auch dadurch, dass beispielsweise der Referenzpin 37 einen größeren Durchmesser aufweist, als der Referenzpin 36. Dadurch kann der Referenzpin 37 nur die Durchgangsöffnung 39 des Abstandshalters 18 und die Durchgangsöffnung 43 der Leiterplatte 4 durchsetzen, welche einen entsprechenden Durchmesser aufweisen. Der Referenzpin 36 durchsetzt nur die Durchgangsöffnung 38 am Abstandshalter 18 und die Durchgangsöffnung 41 an der Leiterplatte, die einen, seinem Durchmesser entsprechenden Durchmesser aufweisen.
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Gemäß 3b kragen die Referenzpins 36,37 aus einer der Optik 6 abgewandten Seite der Leiterplatte 4 aus. Zusätzlich zu sehen sind die Befestigungsmittel 12, welche ebenfalls von der der Optik 6 abgewandten Seite in die Leiterplatte 4 eingebracht sind und den Abstandshalter 18, sowie den Optikhalter 2 mit der Optik 6 und dem Deckel 8 an der Leiterplatte 4 fixieren (siehe insbesondere auch 1b).
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4a zeigt den Optikhalter 2 aus einer, der Leiterplatte 4 (siehe insbesondere 1a) abgewandten Seite. Zu sehen sind die Befestigungsabschnitte 10, welche außenseitig an den jeweiligen Ecken und in der Mitte einer jeweiligen längeren Seite des rahmenförmigen Optikhalters 2 ausgebildet sind. An der längeren Seite des Optikhalters 2, jeweils zwischen zwei Befestigungsabschnitten 10, ist jeweils die Versteifung 14 vorgesehen. Diese verbreitert den Querschnitt des Optikhalters 2 nach außen und dient zur Stabilisierung des Optikhalters 2. In der Mitte der kürzeren Seite des Optikhalters 2 ist außenseitig jeweils eine Messfläche 40 vorgesehen, welche zur Geometriekontrolle, beispielsweise einer Abstandsmessung, während der Montage, dient. Die Messfläche 40 ist beispielsweise als Nut ausgebildet oder Teil einer Nut. An seinen Längsseiten weist der Optikhalter 2 außenseitig jeweils etwa zwischen den Befestigungsabschnitten 10 zwei Ausnehmungen 30 auf, in welche die Federn 24 (siehe 2a) des Deckels 8 eingreifen können (nur zwei der Ausnehmungen 30 sind sichtbar). An den Außenflächen der Versteifungen 14 weist der Optikhalter 2 jeweils eine Tasche 42 auf. Die Taschen 42 können beispielsweise während der Montage, insbesondere während der Montage der Befestigungsmittel 12, über Mittel (nicht gezeigt) ein Drehmoment aufnehmen, wodurch eine Montage erleichtert sein kann. Zusätzlich sind in den Taschen 42 weitere Messflächen 45 (nur eine bei einer Tasche 42 der Einfachheit halber mit einem Bezugszeichen versehen) vorgesehen, beispielsweise zu einer Positionskontrolle des Optikhalters 2 während der Montage. Die Taschen 42 weisen jeweils einen Durchbruch auf, welcher in eine jeweilige Ausnehmung 30 mündet, und welcher dazu dient, die Rastnasen 26 der Federn 24 des Deckels 8 (siehe insbesondere auch die 2a und 5c) zu lösen, um beispielsweise den Deckel 8 vom Optikhalter 2 zu demontieren.
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4b zeigt den Querschnitt B-B durch den Optikhalter 2 aus 4a.
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4c zeigt ein Detail C des Querschnitts B-B durch den Optikhalter 2. Zu sehen ist ein Hinterschnitt 44, der in einer der Ausnehmungen 30 des Optikhalters 2, in welche die Federn 24 des Deckels 8 (siehe insbesondere auch 2a) eingreifen, angeordnet ist. Durch den Hinterschnitt 44 kann vorteilhafterweise die Rastnase 26 (siehe insbesondere auch 5c) in die Ausnehmung 30 einhaken. Zwischen der Tasche 42 und dem Hinterschnitt 44 ist ein Durchbruch oder eine Öffnung vorgesehen, in welchen/welche Mittel einführbar sind, um die Verbindung der Federn 24, siehe 2a, wieder zu lösen.
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5a zeigt die Baugruppe 1 mit der eingezeichneten Schnittebene des Querschnitt D-D. Dieser ist in 5b detailliert ausgeführt.
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5c zeigt das Detail F des Querschnitts D-D aus 5b in einem Zustand, in dem die Federn 24 des Deckels 8, siehe 2a, in den Hinterschnitt 44 eingreifen. Zu sehen ist, dass die Rastnase 26 der jeweiligen Feder 24 am Optikhalter 2 gehalten ist, wodurch der Deckel 8 am Optikhalter 2 fixiert ist.
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Gemäß 5d ist ein Detail G des Querschnitts D-D dargestellt. Zu sehen ist der Rand des topfförmigen Abschnitts 21 des Abstandshalters 18. Der Abstandshalter 18 weist an dieser Stelle eine zusätzliche Krümmung 50, welche umlaufend um den Rand des topfförmigen Abschnitts 21 ausgebildet ist, auf. Dadurch ist eine Steifigkeit des Abstandshalters 18 erhöht. Die Krümmung 50 weist etwa einen u-förmigen Querschnitt auf. Sie ist beispielsweise als Tiefziehnut ausgestaltet, welche leiterplattenseitig in einen Boden des topfförmigen Abschnitts 21 eingebracht ist. In einem Bereich zwischen dem Abstandshalter 18 und dem Optikhalter 2 ist ein Abstand vorgesehen, damit bei unterschiedlicher thermischer Ausdehnungen des Abstandshalters 18 und des Optikhalters 2 unter Bestrahlung durch die LEDs 22, siehe 1b, diese nicht kollidieren.
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6 zeigt den Abstandshalter 18 mit sechs Befestigungsflanschen 34. Diese haben jeweils die jeweilige Durchgangsöffnung 35 für das jeweilige Befestigungsmittel 12. Zwei der Befestigungsflansche 34 weisen jeweils zwei Durchgangsöffnungen 35,38 und 35,39 auf, wobei jeweils eine Durchgangsöffnung 35 davon für das Befestigungsmittel 12 und die andere Durchgangsöffnung 38, 39 für einen der Referenzpins 36, 37 vorgesehen ist. Der Abstandshalter 18 weist den etwa in der Draufsicht rechteckförmigen, rahmenartigen und topfförmigen Abschnitt 21 auf. Die Befestigungsflansche 34 weisen jeweils von der längeren Seite des rechteckförmigen Abschnitts 21 des Abstandshalters 18 aus nach außen und erstrecken sich in einer Ebene parallel zu einem Boden des topfförmigen Abschnitts 21. Am Boden des topfförmigen Abschnitts 21 weist der Abstandshalter 18 Durchgangsöffnungen 48 auf, durch welche die Optik 2 zumindest abschnittsweise tauchen kann. Dazu kann die Optik 2 unterschiedliche Lichtleiter aufweisen, welche jeweils durch eine Durchgangsöffnung 48 des Abstandshalters 18 eintauchen, damit die Strahlung einer der LEDs 22 jeweils in einen Lichtleiter der Optik 6 einkoppelt. Die Durchgangsöffnungen 48 sind etwa matrixartig in einer und zwei Reihen angeordnet, wobei im Allgemeinen auch andere Anordnungen möglich sind. Sie erstrecken sich von einem jeweiligen Rand des topfförmigen Abschnitts 21 zum anderen etwa mittig der beiden längeren Seiten. Umlaufend um den Rand des topfförmigen Abschnitts 21 ist die etwa u-förmige Krümmung 50 (siehe insbesondere auch 5d) für eine zusätzliche Versteifung vorgesehen.
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Gemäß 7 ist ein Ausschnitt der montierten Baugruppe 1 mit einem Ausbruch J dargestellt. Zu sehen sind der Deckel 8, der Optikhalter 2 mit den Befestigungsabschnitten 10 und die Versteifungen 14, welche längsseitig jeweils zwischen zwei Befestigungsabschnitten 10 angeordnet sind. Benachbart zu den Versteifungen 14 sind nach innen zur Optik 6 hin gerichtet die Ausnehmungen 30 angeordnet, in welche die Federn 24 des Deckels 8 greifen. Benachbart zu den Ausnehmungen 30 sind außenseitig an der Außenfläche der Versteifungen 14 die Taschen 42 angeordnet, welche einen Durchbruch zu den Ausnehmungen 30 aufweisen. Vom Deckel 8 und dem Optikhalter 2 umgriffen ist die Optik 6 angeordnet. Diese weist mehrere Lichtleiter und für jeden Lichtleiter eine Auskoppelfläche 49 auf, welche exemplarisch nur an einer Stelle mit einem Bezugszeichen versehen ist. Im Ausbruch sind Durchgangsöffnungen 48 des Abstandshalters 18 dargestellt, in welche jeweils ein Lichtleiter der Optik 6 eintaucht. Ein jeweiliger Lichtleiter der Optik 6 weist zumindest in einer Ebene des Ausbruchs einen runden oder sichel-förmigen Querschnitt 51 auf, welcher in die etwa rechteckförmige Durchgangsöffnung 48 des Abstandshalters 18 eintaucht. Hierbei liegt der Lichtleiter der Optik 6 nur jeweils punktuell an der Durchgangsöffnung 28 des Abstandshalters 18 an. Somit ist eine vereinfachte Montage ermöglicht. Weiterhin ist kann sich die Optik 6 dadurch bei Bestrahlung stärker ausdehnen, als der Abstandshalter 18, ohne dass sie dadurch beschädigt wird.
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Gemäß dem weiteren Ausführungsbeispiel in 8a und 8b ist ein Abstandshalter 52 nicht zwischen einem Optikhalter 54 und der Leiterplatte 4 eingespannt, sondern durch den Optikhalter 54 umspritzt.
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8b zeigt den Querschnitt H-H aus 8a.
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8c zeigt das Detail I des Querschnitts H-H aus 8b. Mit einem Endabschnitt 58 ist der Abstandshalter 52 durch den Optikhalter 54 umspritzt. Um dennoch eine Wärmeleitung zwischen dem Abstandshalter 52 und der Leiterplatte 4 zu gewährleisten, ist eine im Querschnitt etwa u-förmige Krümmung 56 des Abstandshalters 52 als Wärmeleitsteg ausgebildet, welcher beispielsweise über Wärmeleitpaste mit der Leiterplatte 4 in Verbindung steht, um den Abtransport von Wärme über den Abstandshalter 52 sicherzustellen.
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Die Erfindung betrifft also eine Baugruppe für Kfz-Scheinwerfer, wobei die Baugruppe eine Leiterplatte oder PCB-Board, auf der eine oder mehrere Halbleiter-Lichtquellen, vorzugsweise mehrere matrixartig angeordnete Halbleiter-Lichtquellen angeordnet sind, eine Optik oder Primäroptik für das von den Halbleiterlichtquellen emittierte Licht und eine Halterung oder Linsenhalter oder Optikhalter für die Optik aufweist. Im Rahmen von LED-Matrix-Anwendungen im Kfz-Scheinwerfer wird eine konstruktive Lösung bereitgestellt, die folgende Anforderungen erfüllt: ein Plattformkonzept, um verschiedenste Varianten schnell und kostengünstig zu ermöglichen, eine thermisch optimierte Wärmeabfuhr, ein Strahlenschutz für den Optikhalter aus Kunststoff, eine sichere und positionsgenaue Primäroptikhalterung, und eine Übertragung auf größere und kleinere Bauräume im Baukastenprinzip.
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Die Baugruppe weist folgende Komponenten auf: Deckel oder Clip, Optik oder Primäroptik, Optikhalter oder Linsenhalter, Abstandshalter oder Spacer, Leiterplatte oder PCB-Board und Befestigungselemente, beispielsweise Schrauben. Ein vergleichbarer Aufbau größerer beziehungsweise kleinerer Module nach dem Baukastenprinzip ist möglich, beispielsweise durch eine Anpassung der Baugröße oder der Anzahl der Schraubdome oder Befestigungsabschnitte.
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Die geplante Montage erfolgt in den folgenden Schritten. Zunächst wird die Primäroptik in den Linsenhalter eingesetzt und anschließend über einen Clip sicher fixiert. Im weiteren Verlauf als Unterbaugruppe a bezeichnet. Im nächsten Schritt erfolgt ein Drehen der Unterbaugruppe a um 180° und das Montieren des Spacerblechs. Die genaue Positionierung des Spacers erfolgt über Referenzpins am Linsenhalter. Anschließend kann eine optische Kontrolle der Positionierung oder der Beschädigungsfreiheit der Optik und des Spacers erfolgen. Die letzten beiden Schritte beinhalten das Fügen des PCB-Boards und das hier dargestellte Verschrauben in die angebrachten Schraubdome des Linsenhalters. Andere Befestigungsmöglichkeiten sind denkbar, wie beispielsweise Nieten, beispielsweise mit oder ohne Hinterschnitt.
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Konstruktiv wurden am Linsenhalter folgende Punkte berücksichtigt: eine Positionierung von Spacer und PCB-Board über Referenzpins am Linsenhalter, ein Freiraum des Spacers zum Linsenhalter, um unterschiedliche thermische Dehnungen zwischen Linsenhalter und Spacer zu entkoppeln, Messflächen zur einfachen Geometriekontrolle in Längs- und Querrichtung, Versteifungen in den Bereich zwischen den Schraubdomen verlegt, damit der Innenraum für verschiedenste Anwendungen vollständig nutzbar bleibt, Schlitzverrastung mit schrägem oder senkrechtem Hinterschnitt, um den Clip sicher, positionsgenau und platzsparend zu befestigen, Befestigung der Baugruppe durch verbliebene, unbenutzte Schraubdome am Kühlkörper, beispielsweise durch einen Kunden. Die Taschen sind gegenüberliegend in verschiedener Breite ausgeführt. Dies verhindert auf der Fertigungslinie eine falsche Montage der Primäroptik gemäß Poka-Yoke. Gleichzeitig kann bei Befestigung über Schrauben das Drehmoment auf den Linsenhalter aufgefangen werden. So wird die Deformation des Halters in diesem Prozessschritt verhindert. Darüber hinaus sind die Taschen durchbrochen. Dies ermöglicht, falls erforderlich, eine spätere Demontage des Clips im Rahmen der Wiederverwendung von einzelnen Komponenten.
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Das tiefgezogene Spacerblech übernimmt nachfolgende Funktionen. Eine Positionierung der Primäroptik erfolgt sicher und genau, beispielsweise falls Optik mit Führung zum Spacerblech ausgeführt ist, in allen drei Raumrichtungen. Hierbei liegt die Optik nur punktuell an. Dies ermöglicht eine einfachere Montage zwischen Optik und Spacer sowie ein Ausgleichen der größeren Dehnung der Optik im Anwendungstemperatur-bereich. Der umlaufende Rand dient zur Versteifung des Spacers. Der Linsenhalter aus Kunststoff ist vor Strahlung durch die LED geschützt. Wärme ist zur PCB abgeführt. Im dargelegten Beispiel wird das Spacerblech zwischen Linsenhalter und PCB-Board über die Befestigungselemente geklemmt. Falls das Spacerblech als Alternative im Linsenhalter umspritzt ist, bieten Stege, welche über Wärmeleitpaste/-folien mit der PCB verbunden sind, eine Alternative.
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Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht auf kleinstem Raum verschiedene Matrixanwendungen durch Anpassung der Primäroptik, der Ausstanzungen im Spacer und der PCB-Boards. Damit reduzieren sich der Werkzeugaufwand der Bauteilherstellung und der Umbau der Fertigungslinie. Das Spacerblech, versteift durch eine umlaufende Rippe, dient zur sicheren Wärmeabfuhr und zum Schutz des Linsenhalters vor Strahlenbelastung. Die Führung des Spacers über Referenzpins am Linsenhalter gewährleistet eine durchgängige Positionierung zum PCB-Board. Ansonsten ist der Spacer vom Rahmen entkoppelt, um die hohe Genauigkeit des Stanzteils im geforderten Temperaturbereich beizubehalten. Der Clip zur Befestigung der Primäroptik verrastet sicher im Linsenhalter. Poka-Yoke wurde berücksichtigt.
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Offenbart ist eine Baugruppe, für einen Scheinwerfer, mit einer Leiterplatte, auf der zumindest eine Lichtquelle angeordnet ist, und mit einer Optik für das von der zumindest einen Lichtquelle emittierbare Licht, und mit einem Optikhalter der die Optik zumindest abschnittsweise umgreift, und welcher an der Leiterplatte befestigt ist, wobei ein Abstandshalter zwischen der Optik und der Leiterplatte vorgesehen ist, welcher die Optik bezüglich der Höhe zu der Leiterplatte und/oder der zumindest einen Lichtquelle positioniert.
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Bezugszeichenliste
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| Baugruppe |
1 |
| Optikhalter |
2 |
| Leiterplatte |
4 |
| Optik |
6 |
| Flansch |
7 |
| Deckel |
8 |
| Befestigungsabschnitt |
10 |
| Befestigungsmittel |
12 |
| Versteifung |
14 |
| Scheinwerfer |
16 |
| Abstandshalter |
18 |
| Befestigungsflansch |
20 |
| Abschnitt |
21 |
| Lichtquelle |
22 |
| Feder |
24 |
| Rastnase |
26 |
| Abschnitt |
28 |
| Ausnehmung |
30 |
| Unterbaugruppe |
32 |
| Durchgangsöffnung |
33 |
| Befestigungsflansch |
34 |
| Durchgangsöffnung |
35 |
| Referenzpin |
36,37 |
| Durchgangsöffnung |
38,39 |
| Durchgangsöffnung |
41,43 |
| Messfläche |
40,45 |
| Tasche |
42 |
| Hinterschnitt |
44 |
| Mittellinie |
46 |
| Durchgangsöffnung |
48 |
| Auskoppelfläche |
49 |
| Krümmung |
50 |
| Querschnitt |
51 |
| Abstandshalter |
52 |
| Optikhalter |
54 |
| Krümmung |
56 |
| Endabschnitt |
58 |
