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Die Erfindung geht aus von einer optischen Baugruppe, sowie von einem Scheinwerfer.
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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 für einen Scheinwerfer zu schaffen, welche einfach ausgestaltet ist und zu geringen Kosten führt, sowie einen Scheinwerfer, der einfach ausgestaltet ist und geringe Kosten aufweist.
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Diese Aufgabe wird gelöst hinsichtlich der Baugruppe gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.
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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 ist. Weiterhin weist die Baugruppe eine Optik oder Primäroptik für das von der Lichtquelle emittierte Licht auf, sowie einen Optikhalter oder Linsenhalter, in welchem die Optik angeordnet ist. Ferner ist ein Abstandshalter oder „Spacer“ zur Positionierung der Optik bezüglich der zumindest einen Lichtquelle vorgesehen. Mit Vorteil ist eine Höhe einer Auskoppelseite oder Auskoppelfläche der Optik über der Leiterplatte einstellbar.
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Dabei kann der Optikhalter mit Vorteil derart ausgestaltet sein, dass jeweils eine Optik aus einer Auswahl aus zumindest zwei verschiedenen Optiken einsetzbar ist. Somit können verschiedene Optiken mit verschiedenen Einkoppelflächen in der Baugruppe eingesetzt sein. Das heißt, die Baugruppe kann zumindest eine weitere Optik aufweisen, die anders ausgestaltet ist.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch eine Auswahl verschiedener Optiken eine Höhe oder Höhenlage der jeweiligen Auskoppelfläche der Optik einstellbar ist. Zusätzlich können durch die Baugruppe Kosten gespart werden, da die Bauteile der Baugruppe für verschiedene Optiken einsetzbar sind. Mit anderen Worten kann durch die Baugruppe eine konstruktive Plattformlösung erreicht werden. Dadurch können Bauteile, wie beispielsweise der Optikhalter und/oder der Abstandshalter und/oder die Leiterplatte, in hoher Stückzahl gefertigt werden, was die Produktionskosten dieser Bauteile, und dadurch die der gesamten Baugruppe, senkt. Ein vergleichbarer Aufbau ist in einer größeren oder kleineren Ausgestaltung denkbar, dabei kann beispielsweise die Baugröße einzelner Komponenten angepasst sein. Mit anderen Worten ermöglicht diese Lösung, auf kleinstem Raum verschiedene Optiken in einer Baugruppe aus Leiterplatte, Abstandshalter und Optikhalter einzusetzen. Dabei kann eine Höhe der Auskoppelseite der Optiken, beispielsweise je nach Anwendung, variiert 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 bevorzugt fest mit der Leiterplatte verbunden sein und die zumindest eine LED, welche auf der Leiterplatte montiert ist, umgreifen. Mit Vorteil ist der Optikhalter, insbesondere zumindest abschnittsweise oder vollständig, als Rahmen ausgebildet, welcher die jeweilige Optik umgreifen kann. Dadurch kann die Optik vorzugsweise, insbesondere exakt, auf vorrichtungstechnisch einfache Weise über der zumindest einen Lichtquelle positioniert sein. Der Optikhalter kann beispielsweise länglich ausgestaltet sein. Er kann beispielsweise eine etwa rechteckförmige Form aufweisen.
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Der Optikhalter kann derart ausgestaltet sein, dass er die jeweils eingesetzte Optik hinsichtlich ihrer Höhe in Bezug auf die Leiterplatte und/oder in Bezug auf die Lichtquelle positioniert. Dazu kann der Optikhalter eine Stützschulter aufweisen, welche weg von der Leiterplatte weisen kann, und auf welche sich die Optik mit einer Stützfläche abstützen kann. Die Stützschulter kann bevorzugt innerhalb des Optikhalters angeordnet sein. Somit ist die Optik durch die Stützschulter auf vorrichtungstechnisch einfache Weise in ihrer Höhe, in Bezug auf die Leiterplatte, fixierbar. Die Stützschulter kann zumindest abschnittsweise oder vollständig umlaufend um die Optik ausgebildet sein. Die Stützschulter kann beispielsweise entlang der längeren Kanten des Optikhalters verlaufen. Es ist auch denkbar, dass die Stützschulter umlaufend im Inneren des Optikhalters verläuft. Bevorzugt ist die Stützschulter in einer Ebene angeordnet, welche sich in einem Parallelabstand zu der Leiterplatte erstreckt. Die Stützfläche der Optik kann beispielsweise an einem Flansch der Optik ausgebildet sein.
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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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Mit Vorteil kann der Abstandshalter derart ausgebildet sein, dass durch ihn ein Abstand der Optik in Bezug auf die Leiterplatte und/oder die Lichtquelle festgelegt ist. Dazu kann der Abstandshalter zwischen der Leiterplatte und der Optik angeordnet sein. Der Abstandshalter kann als einfaches Blech ausgestaltet sein, welches beispielsweise durch Tiefziehen hergestellt sein kann. Dadurch ist der Abstandshalter vorteilhafterweise kostengünstig herstellbar. Der Abstandshalter kann eine etwa topfförmige Form aufweisen, welche die zumindest eine LED umgreift. Er kann beispielsweise einen äußeren Flanschabschnitt aufweisen, welche sich auf der Leiterplatte abstützt. Der Flanschabschnitt ist vorzugsweise endseitig eines Mantelabschnitts oder Zylinderabschnitts des Abstandshalters ausgebildet. Der Mantelabschnitt kann an seinem vom Flanschabschnitt weg weisenden Ende einen Bodenabschnitt haben, welcher vorzugsweise, insbesondere etwa, in einem Parallelabstand zu der Leiterplatte angeordnet ist. An dem Bodenabschnitt kann sich die Optik mit einer Auflagefläche abstützen, wodurch die Optik auf vorrichtungstechnisch einfache Weise in Bezug auf die Leiterplatte, insbesondere in Bezug auf ihre Höhe über der Leiterplatte, positionierbar sein kann. Die Auflagefläche kann dann ebenso in einem Parallelabstand zu der Leiterplatte angeordnet sein. Weiterhin kann der Abstandshalter eine oder mehrere Durchgangsöffnung/en aufweisen, durch die die Optik zumindest abschnittsweise eintauchen kann, wodurch die Einkoppelfläche/n der Optik direkt über den Lichtquellen angeordnet sein kann/können. Somit kann sich die Optik am Optikhalter und am Abstandshalter abstützen. Die Stützfläche der Optik ist dabei von der Leiterplatte weiter beabstandet, als die Auflagefläche der Optik. Durch die Abstützung, insbesondere die doppelte Abstützung, kann die Optik selbst bei einer Wärmeausdehnung einen gleichbleibenden Abstand zur Lichtquelle haben. Die Optik stützt sich über die Auflagefläche vorzugsweise neben der Durchgangsöffnung am Abstandshalter ab.
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Mit Vorteil kann ein Deckel bei der Baugruppe vorgesehen sein, durch welchen die jeweilige Optik im Optikhalter fixierbar sein kann. Der Deckel kann beispielsweise kraft- und/oder stoff- und/oder formschlüssig mit dem Optikhalter verbunden sein. Der Deckel kann beispielsweise als Clip ausgestaltet sein, so dass er auf einfache Weise am Optikhalter montierbar ist. Der, beispielsweise als Blech oder Biegeteil, ausgebildete Deckel ist vorzugsweise plattenförmig ausgestaltet. An zumindest zwei seitlichen Kanten des Deckels kann sich jeweils zumindest eine Haltelasche oder Haltefeder wegstrecken, insbesondere etwa senkrecht. Der Deckel kann mit den Haltelaschen den Optikhalter übergreifen und in diesen eingreifen, beispielsweise durch eine Schnappverbindung. Zum einfachen Befestigen des Deckels hat der Optikhalter einen Axialvorsprung oder einen Bund, der sich vom Optikhalter in einer Richtung weg von der Leiterplatte erstreckt. der Bund ist zumindest abschnittsweise oder vollständig umlaufend um den Optikhalter ausgebildet. Mit anderen Worten erstreckt sich der Bund weg von einer Stirnseite des Optikhalters. Innerhalb des Bunds ist dann vorzugsweise die Stützschulter ausgebildet. Der Deckel kann dann den Bund mit seinen Haltelaschen übergreifen und in diesen form- und/oder kraftschlüssig eingraten oder eingreifen. Die Optik kann sich vorteilhafterweise an einer zur Leiterplatte weisenden Fläche des Deckels abstützen. Insbesondere stützt sich die Optik über ihren Flansch am Deckel ab, wobei der Flansch hierfür vorzugsweise eine weg von der Leiterplatte weisende Haltefläche hat. Die Optik kann somit beispielsweise über den Flansch zwischen dem Deckel und dem Optikhalter gehalten und/oder eingespannt sein. Der Deckel erstreckt sich vorzugsweise in einem Parallelabstand zur Leiterplatte. Vorzugsweise kann der Deckel eine Durchgangsöffnung aufweisen, durch welche die Optik bei Bedarf zumindest teilweise, insbesondere mit einer Auskoppelseite, hindurchkragen kann. Es ist auch möglich, dass der Deckel, beispielsweise in einem Abschnitt in dem die Optik nicht durch die Durchgangsöffnung kragt, als Blende eingesetzt ist.
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Die Optik kann zumindest einen Lichtleiter oder eine Mehrzahl von Lichtleitern oder eine Vielzahl von Lichtleitern aufweisen. Der oder ein jeweiliger Lichtleiter kann zumindest eine Einkoppelfläche und eine Auskoppelfläche für die Strahlung der zumindest einen Lichtquelle aufweisen. Die Einkoppelflächen liegen beispielsweise in einer gemeinsamen Ebene. Dabei kann beispielsweise jeder Lichtquelle ein Lichtleiter zugeordnet sein. Alle Auskoppelflächen der jeweiligen Lichtleiter können zusammen eine Auskoppelseite der Optik bilden. Die Lichtleiter können einen gemeinsamen Abschnitt mit der Auskoppelseite der Optik aufweisen.
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Die Auskoppelseite der Optik kann, in Strahlungsrichtung der Lichtquelle gesehen nach dem Flansch der Optik ausgebildet sein. Somit kann sie beispielsweise vollständig aus der Durchgangsöffnung des Deckels herauskragen. Der Flansch kann die Optik abschnittsweise oder vollständig umgreifen.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Auskoppelseite in Strahlungsrichtung gesehen, zumindest abschnittsweise zwischen der Auflagefläche der Optik auf dem Abstandshalter und dem Flansch, insbesondere der Stützfläche oder Haltefläche der Optik am Deckel angeordnet sein. Dadurch kann die Auskoppelseite zumindest abschnittsweise in Strahlungsrichtung gesehen vor dem Deckel liegen und nicht oder nicht vollständig aus der Durchgangsöffnung des Deckels kragen. Mit anderen Worten ist denkbar, dass sich die Auskoppelseite mit einem Teil innerhalb des Optikhalters und mit einem Teil außerhalb des Optikhalters befindet. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Auskoppelseite mit einem Teil zwischen der Auflagefläche und der Stützfläche beziehungsweise zwischen der Stützschulter des Optikhalters und dem Abstandshalter und mit dem anderen Teil in Strahlungsrichtung der Lichtquelle gesehen nach der Stützfläche beziehungsweise der Stützschulter des Optikhalters angeordnet ist.
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Bei der Optik kann ein Hilfssteg vorgesehen sein. Der Hilfssteg kann umlaufend um die Optik ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der Hilfssteg einseitig, also nur an einer Seite der Optik, oder mehrseitig, also an zumindest zwei Seiten der Optik, ausgebildet ist. Ist der Hilfssteg mehrseitig ausgebildet, so können sich beispielsweise zwei Abschnitte in Parallelabstand zueinander erstrecken, wobei dann die übrige Optik beispielsweise zwischen diesen angeordnet ist. Dieser kann beispielsweise die Auflagefläche und/oder die Stützfläche und/oder die Haltefläche der Optik aufweisen und die Optik dadurch hinsichtlich ihrer Höhe in Bezug auf die Leiterplatte und/oder die Lichtquellen positionieren. Der Hilfssteg kann beispielsweise über einen Brückenabschnitt oder Flanschabschnitt mit der Optik verbunden sein. Er kann sich, insbesondere etwa, quer oder senkrecht zur, insbesondere ebenen, Oberfläche der Leiterplatte erstrecken. Er kann beispielsweise den Flansch aufweisen, welcher sich als Haltenase von dem Hilfssteg aus, insbesondere nach außen, weg von der Optik, erstrecken kann. Die Haltenase kann im Parallelabstand zu der Leiterplatte angeordnet sein, somit kann die Optik vorzugsweise in einer parallelen Ebene zur Leiterplatte im Optikhalter fixiert sein. Die Haltenase erstreckt sich vorzugsweise an einem von der Leiterplatte weg weisenden Endabschnitt des Hilfsstegs, insbesondere radial zur Optik und/oder parallel zur Leiterplatte, nach außen. Die an der Haltenase ausgebildete Haltefläche ist dann bündig mit einer von der Leiterplatte weg weisenden Stirnfläche des Haltestegs ausgebildet. Der Hilfssteg ist mit der Haltenase im Querschnitt gesehen beispielsweise L-förmig ausgestaltet, wobei er dann zwei, insbesondere etwa, rechtwinklig angeordnete Schenkel hat. Die Haltenase bildet dann beispielsweise den ersten Schenkel. Zwischen der Stirnfläche des Hilfsstegs und der Auflagenfläche ist dieser über den Brückenabschnitt mit der übrigen Optik verbunden.
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Mit dem Hilfssteg können somit auf einfache Weise beispielsweise die Auflagefläche und/oder die Stützfläche und/oder die Haltefläche von der übrigen Optik, insbesondere von den Einkoppelflächen und der Auskoppelseite der Optik, entkoppelt sein. Dadurch kann sich eine Wärmeausdehnung der Optik, beispielsweise aufgrund der einkoppelnden Strahlung, weniger auf die Flächen auswirken. Vorteilhafterweise kann somit eine Fixierung der Optik im Optikhalter und/oder eine Positionierung der Optik bezüglich der Höhe über der Leiterplatte und/oder über der zumindest einen LED von einem Wärmeeintrag in die Optik unabhängiger sein.
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Eine Fixierung und/oder eine Positionierung der Optik können somit durch den Hilfssteg erfolgen. Dadurch kann vorteilhafterweise eine Auskoppelseite der Optik flexibel ausgestaltet sein, beispielsweise als schräge Auskoppelseite. Eine flexible Ausgestaltung der Optik ist ebenso ermöglicht. Mit anderen Worten sind die Flächen zur Positionierung der Optik von dieser weitgehend durch den Hilfssteg entkoppelt, womit diese flexibel ausgestaltbar ist.
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Die Einkoppelfläche/n der Optik ist/sind vorzugsweise zwischen der Leiterplatte und der Auflagenfläche der Optik vorgesehen. Die Auskoppelseite ist in Strahlungsrichtung gesehen vorzugsweise nach der Auflagenfläche ausgebildet.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Scheinwerfer vorgesehen, welcher die Baugruppe gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Aspekte aufweisen kann. 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 nicht-autonomes 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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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 durch die Baugruppe gemäß dem Ausführungsbeispiel,
- 1c ein Detail B des Querschnitts aus 1b,
- 2a einen Querschnitt durch die Baugruppe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
- 2b ein Detail B des Querschnitts aus 2a.
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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. Des Weiteren ist er rahmenartig ausgebildet, umgreift eine Optik 6 und wird von einem Deckel 8 abgeschlossen. Die Optik 6 weist eine Vielzahl von Lichtleitern 10 auf, welche jeweils eine Einkoppelfläche (in 1a nicht gezeigt) und eine Auskoppelfläche 12 aufweisen, die eine gemeinsame Auskoppelseite bilden. Der Deckel 8 weist eine längliche Durchgangsöffnung 14 auf, so dass die Optik 6 mit den Auskoppelflächen 12 der einzelnen Lichtleiter 10 durch die Durchgangsöffnung 14 des Deckels 8 kragt.
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Der Optikhalter 2 weist Befestigungsabschnitte 16 auf, exemplarisch nur an einer Stelle mit einem Bezugszeichen versehen, um die Baugruppe 1 zu befestigen. Die Befestigungsabschnitte 16 sind jeweils etwa an den Ecken und in der Mitte der längeren Seiten des Optikhalters 2 vorgesehen und kragen nach außen. Zwischen den Befestigungsabschnitten 16 ist eine Wandung 20 des Optikhalters 2 verbreitert, um deren mechanische Steifigkeit und Stabilität zu erhöhen. Die Baugruppe 1 ist bevorzugt in einem Scheinwerfer 21, durch eine Strichlinie dargestellt, angeordnet.
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Im Querschnitt entlang der Schnittlinie A-A aus 1a, gemäß der 1b und dem Detail gemäß 1c sind zusätzlich zu den in 1a beschriebenen Elementen, der Leiterplatte 4, dem Optikhalter 2, der Optik 6 und dem Deckel 8 noch Befestigungsmittel 18, welche in den Befestigungsabschnitten 16 eingreifen, sowie ein Abstandshalter 22 zu sehen. Die Befestigungsmittel 18 sind beispielsweise als Schrauben oder als Befestigungsbolzen ausgestaltet.
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Ein äußerer Flanschabschnitt 24 des Abstandshalters 22 weist eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen auf und erstreckt sich zwischen der Leiterplatte 4 und den Befestigungsabschnitten 16 des Optikhalters 2. Die Befestigungsmittel 18 sind dann derart angeordnet, dass sie sowohl durch die Leiterplatte 4, als auch durch den Abstandshalter 22 hindurchragen und in Sacklöchern oder Gewindebohrungen der Befestigungsabschnitte 16 des Optikhalters 2 eingreifen. Mit einem Kopf stützen sich die Befestigungsabschnitte 16 an der Leiterplatte 4 an deren von der Optik 6 weg weisenden Seite ab.
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Der Abstandshalter 22 ist zwischen der Leiterplatte 4 und der Optik 6 angeordnet und wird von dem Optikhalter 2 umgriffen. Er ist etwa topfförmig ausgestaltet und weist, wie oben stehend bereits angeführt, den Flanschabschnitt 24, welcher sich an der Leiterplatte 4 abstützt, und einen Bodenabschnitt 26, welcher etwa parallel beabstandet zu der Leiterplatte 4 angeordnet ist, auf. Der Flanschabschnitt 24 und der Bodenabschnitt 26 sind durch einen Mantelabschnitt 28 verbunden, welcher etwa senkrecht zu der Leiterplatte 4 angeordnet ist. Der Befestigungsabschnitt 26 des Abstandshalters 22 weist gemäß 1c eine Durchgangsöffnung 30 oder mehrere Durchgangsöffnungen 30 auf, durch welche die Optik 6 zumindest teilweise hindurchkragt. Es sind dann eine Vielzahl von Einkoppelflächen 32 der Optik 6 über Lichtquellen 34, beispielsweise in Form von Licht emittierenden Dioden (LEDs), welche auf der der Leiterplatte 4 montiert sind, angeordnet.
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Die Optik 6 weist eine Vielzahl der Lichtleiter 10 auf, welche jeweils eine der Einkoppelflächen 32 und eine der Auskoppelflächen 12 für die Strahlung der LEDs 34 aufweisen. Die Optik 6 ist derart angeordnet, dass die Strahlung einer jeweiligen LED 34 in die Einkoppelfläche 32 eines jeweiligen Lichtleiters 10 einkoppelt. Dazu hat jeder Lichtleiter 10 an seiner jeweiligen Einkoppelfläche 32 eine „total internal reflection“ (TIR)-Aussparung, welche einen optimierten Strahlenverlauf für die Optik 6 bereitstellt.
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In 1c weist die Optik 6, ausgehend von den Einkoppelflächen 32 der Lichtleiter 10, in Richtung weg von der Leiterplatte 4, eine Stufe 36 auf, welche eine Auflagefläche 38 aufweist. Diese ist parallel zur Leiterplatte 4 angeordnet und liegt an dem Abstandshalter 22 an. An die Auflagefläche 38 schließt sich ein im Querschnitt etwa trapezförmiger Abschnitt 40 der Optik 6 an, an welchen sich ein Flansch 42 anschließt. Dieser stützt sich mit einer Stützfläche 44 auf eine Stützschulter 46, welche bei dem Optikhalter 2 vorgesehen ist, ab. Die Stützfläche 44 weist dabei zu der Leiterplatte 4. Von der Leiterplatte 4 wegweisend, weist der Flansch 42 eine Haltefläche 48 auf, welche sich an dem Deckel 8 des Optikhalters 2 abstützt. An die Haltefläche 48 anschließend weist die Optik 6 die Auskoppelflächen 12 der einzelnen Lichtleiter 10 auf, welche durch die Durchgangsöffnung 14 des Deckels 8 hindurchkragen. Die einzelnen Auskoppelflächen 12 der jeweiligen Lichtleiter 10 sind dabei benachbart zueinander angeordnet, so dass sich eine Auskoppelseite 50 der Optik 6 ergibt, welche alle Auskoppelflächen 12 der einzelnen Lichtleiter 10 aufweist.
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In Bezug auf 1b sind die Befestigungsabschnitte 16 des Optikhalters 2 erkennbar. Diese stützen sich auf der Leiterplatte 4 ab und sind auf dieser durch die Befestigungsmittel 18 fixiert. Die Befestigungsabschnitte 16 weisen eine Sackloch- oder eine Gewindebohrung auf, in welcher jeweils ein Gewinde oder eine Einrastvorrichtung vorgesehen ist, um die entsprechenden Befestigungsmittel 18 form- oder kraftschlüssig aufzunehmen. Zwischen den Befestigungsabschnitten 16 des Optikhalters 2 und der Leiterplatte 4 ist der Flanschabschnitt 24 des Abstandshalters 22 vorgesehen, welcher ebenfalls von den Befestigungsmitteln 18 durchsetzt ist und dadurch an der Leiterplatte 4 fixiert ist.
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Benachbart zu den Befestigungsabschnitten 16 ist, siehe Figur Ib, umlaufend um den Optikhalter 2 ein Bund 54 vorgesehen, welcher in Richtung weg von der Leiterplatte 4 weist. Der Bund 54, der abschnittsweise oder vollständig an die Optik 6 umlaufend ausgebildet ist, erstreckt sich - parallel zur Leiterplatte 4 gesehen - innerhalb der Befestigungsabschnitte 16. Mit anderen Worten kragt der Bund 54 axial weg von der Leiterplatte 4. Der Deckel 8 ist derart um den Bund 54 angeordnet, dass der Optikhalter 2 durch den Deckel 8 abgeschlossen ist. Dabei liegt der Flansch 42 der Optik 6 am Deckel 8 an, wodurch die Optik 6 durch den Deckel 8 fixiert ist, während die Auskoppelseite 50 der Optik 6 mit den jeweiligen Auskoppelflächen 12 durch die Durchgangsöffnung 14 des Deckels 8 kragt.
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2a zeigt eine Baugruppe 60, welche bis auf die Optik 6, zu der Baugruppe 1 aus den 1a bis 1c identisch ist. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Gemäß der Detailansicht in 2b hat eine Optik 62 eine Vielzahl von Einkoppelflächen 64 und zumindest eine Auskoppelfläche 66 oder Auskoppelseite. Eine jeweilige Einkoppelfläche 64 ist derart ausgestaltet, dass das Licht der zugeordneten LED 34 in diese einkoppeln kann. Dazu weist die jeweilige Einkoppelfläche 64 eine „total internal reflection“ (TIR)-Aussparung auf. Die Optik 62 weist einen Hilfssteg 68 auf, welcher über einen Brückenabschnitt 70 mit der Optik 62 verbunden ist. Der Brückenabschnitt 70 erstreckt sich etwa im Parallelabstand zu der Leiterplatte 4, während der Hilfssteg 68 etwa senkrecht dazu angeordnet ist. Der Hilfssteg 68 weist eine Auflagefläche 72 auf, welche sich an dem Abstandshalter 22 abstützt. Weiterhin weist der Hilfssteg 68 eine Stützfläche 74 auf, welche sich an dem Optikhalter 2 abstützt, und eine Haltefläche 76, welche sich am Deckel 8 der Baugruppe 60 abstützt. Der Hilfssteg 68 weist eine Stütznase oder Haltenase 78 auf, welche von der Optik 62 weg weist, und an welcher die Auflagefläche 72 und die Stützfläche 74 vorgesehen sind. Der Hilfssteg 68 ist derart ausgebildet, dass er entlang der jeweils längeren Seiten des rechteckförmigen Optikhalters 2 verläuft. In einer weiteren Ausführungsform ist der Hilfssteg 68 umlaufend um die Optik 62 ausgestaltet. Die Auskoppelfläche 66 der Optik 62 ist derart angeordnet, dass sie mit einem ersten Abschnitt 79 aus einer Durchgangsöffnung 14 des Deckels 8 auskragt, und mit einem weiteren Abschnitt 80 zwischen dem Deckel 8 und dem Brückenabschnitt 70 oder zwischen der Auflagefläche 72 und der Haltefläche 76 angeordnet ist.
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Die Erfindung betrifft also eine Baugruppe für Kfz-Scheinwerfer, wobei die Baugruppe eine Leiterplatte, beispielsweise ein PCB-Board, auf der eine oder mehrere Halbleiter-Lichtquellen (LEDs), vorzugsweise mehrere matrixartig angeordnete Halbleiter-Lichtquellen angeordnet sind, eine Optik oder Primäroptik für das von den Halbleiterlichtquellen emittierte Licht und eine Halterung oder einen Linsenhalter für die Optik aufweist.
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Für LED-MATRIX-Anwendungen im Scheinwerfer wird demzufolge eine konstruktive Plattformlösung für die Primäroptiken dargestellt. Wesentliche Anforderungen sind ein Anpassen der Höhenlage der Lichtauskoppelflächen und eine Verwendung verschiedenster Einkoppelflächen.
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Die Baugruppe weist folgenden Komponenten auf: Deckel oder Clip, Optik oder Primäroptik, Optikhalter oder Linsenhalter, Abstandshalter oder Spacer, Leiterplatte oder PCB-Board. Ein vergleichbarer Aufbau größerer beziehungsweise kleinerer Module nach einem Baukastenprinzip ist möglich, beispielsweise durch eine Anpassung der Baugröße oder der Schraubdome.
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Konstruktiv sind an der Primäroptik folgende Punkte berücksichtigt: Eine Positionierung der Optik im Linsenhalter, eine Positionierung der Optik im Spacer und eine Höhenanpassung der Lichtaustrittsfläche über einen Hilfssteg oder mehrere Hilfsstege, der sich, beispielsweise umlaufend, einseitig oder mehrseitig, am Spacer abstützt.
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Die vorliegende Plattformkonstruktion ermöglicht auf kleinstem Raum verschiedene Primäroptiken in eine Baugruppe aus PCB-Board, Spacer, Linsenhalter und Clip einzusetzen. Hierbei kann die Höhe der Lichtaustrittsflächen der Primäroptiken je nach Anwendung variiert werden. Auch die Ausgestaltung der Lichteinkoppelflächen kann in unterschiedlicher Art erfolgen. Mögliche Anwendungsbeispiele wurden exemplarisch vorgestellt.
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Offenbart ist eine Baugruppe für einen Scheinwerfer, insbesondere einen Automobilscheinwerfer, mit einer Leiterplatte, auf der zumindest eine Lichtquelle angeordnet ist, und mit einer Optik für das von der zumindest einen Lichtquelle emittierte Licht, und mit einem Optikhalter für die Optik und mit einem Abstandshalter zur Positionierung der Optik bezüglich der zumindest einen Lichtquelle, wobei eine Höhe einer Auskoppelfläche der Optik über der Leiterplatte einstellbar ist.
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Bezugszeichenliste
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| Baugruppe |
1 |
| Optikhalter |
2 |
| Leiterplatte |
4 |
| Optik |
6 |
| Deckel |
8 |
| Lichtleiter |
10 |
| Auskoppelfläche |
12 |
| Durchgangsöffnung |
14 |
| Befestigungsabschnitt |
16 |
| Befestigungsmittel |
18 |
| Wandung |
20 |
| Scheinwerfer |
21 |
| Abstandshalter |
22 |
| Flanschabschnitt |
24 |
| Bodenabschnitt |
26 |
| Mantelabschnitt |
28 |
| Durchgangsöffnung |
30 |
| Einkoppelfläche |
32 |
| Lichtquelle |
34 |
| Stufe |
36 |
| Auflagefläche |
38 |
| Abschnitt |
40 |
| Flansch |
42 |
| Stützfläche |
44 |
| Stützschulter |
46 |
| Haltefläche |
48 |
| Auskoppelseite |
50 |
| Bund |
54 |
| Baugruppe |
60 |
| Optik |
62 |
| Einkoppelfläche |
64 |
| Auskoppelfläche |
66 |
| Hilfssteg |
68 |
| Brückenabschnitt |
70 |
| Auflagefläche |
72 |
| Stützfläche |
74 |
| Haltefläche |
76 |
| Haltenase |
78 |
| Abschnitt |
79,80 |
