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Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug.
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DE 10 2017 124 094 A1 offenbart eine justierbare Reflektoranordnung für ein Lichtmodul einer Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung mit einem auf einem Träger angeordneten Reflektor zur Reflexion von Licht. Ein zu dem Träger verlagerbares Justagemittel greift derart an einem Gegenlagerabschnitt des Reflektors an, um eine Rotation des Reflektors um eine gedachte Achse zu ermöglichen.
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Ausgehend vom dem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Lichtmodul bereitzustellen, bei dem die Einstellbarkeit eines optisch wirksamen Bauteils verbessert wird.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein Lichtmodul gemäß dem Anspruch 1, eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem nebengeordneten Anspruch und ein Kraftfahrzeug gemäß einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Beispiele finden sich in den Unteransprüchen und in der Beschreibung.
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Ein erster Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Lichtmodul für ein Kraftfahrzeug, wobei eine Baugruppe des Lichtmoduls eine Lichtquelle, eine von der Lichtquelle beabstandete Einstellvorrichtung und einen ersten Anlagebereich umfasst, wobei ein optisch wirksames Bauteil einen optisch wirksamen Bereich und einen zweiten Anlagebereich umfasst, und wobei das optisch wirksame Bauteil einen Einstellabschnitt umfasst, welcher über einen Verbindungsabschnitt mit dem zweiten Anlagebereich verbunden ist, wobei die beiden aneinander anliegenden Anlagebereiche eine Drehbewegung des optisch wirksamen Bauteils zu der Baugruppe um eine gedachte Drehachse freigeben, und wobei die Einstellvorrichtung und der Einstellabschnitt die Drehbewegung des optisch wirksamen Bauteils zu der Baugruppe um die gedachte Drehachse begrenzen.
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Durch die direkt aneinander anliegenden Anlagebereiche wird eine genaue Positionierung des Brennpunkts des optisch wirksamen Bauteils zur Lichtquelle erreicht. Dadurch werden bessere und stabilere photometrische Werte im Sinne der Qualität des von dem Lichtmodul abgestrahlten Lichts ermöglicht.
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Die Einstellvorrichtung und der Einstellabschnitt ermöglichen eine Rotation des optisch wirksamen Bauteils um die Drehachse. Die gegen Bandende durchgeführte Justage erfolgt über die Einstellvorrichtung, welche die Lage des optisch wirksamen Bereichs beeinflusst. Durch diese Einstellbarkeit wird ermöglicht, dass eine Vielzahl von Lichtmodulen zueinander und/oder zu einer Basislichtquelle eingestellt werden können. So können beispielsweise zusammengesetzte Abstrahllichtverteilungen und insbesondere die Lage von Hell-Dunkelgrenzen, Lichthomogenitäten und der Lichtverteilungen selbst eingestellt werden.
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Der bereitgestellte Verstellmechanismus reduziert die technischen Anforderungen an die Montage, erhöht die technische und funktionale Robustheit und verringert Qualitätsschwankungen.
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Die geringe Anzahl notwendiger Bauteile zur Realisierung dieser Verstellfunktion ermöglicht eine Reduzierung von Kosten bei Entwicklung, Erprobung und Montage sowie eine Reduzierung der Stückkosten.
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Damit wird ein wiederholbar genau einstellbarer, mechanisch robuster, zuverlässiger, schüttelfester, toleranzarmer und kostenoptimierter Verstellmechanismus für Reflektoren oder andere optisch wirksame Bauteilen wie beispielsweise Vorsatzoptiken oder Linsen geschaffen. Erhöhte Anforderungen an Einstelltoleranzen und anschließende Lagestabilität bei mechanischer Belastung und Wärmeausdehnungseinflüssen können somit vorteilhaft erfüllt werden.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die gedachte Drehachse durch die Lichtquelle oder entlang einer lichtemittierenden Oberfläche der Lichtquelle verläuft.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der optisch wirksame Bereich einen gedachten Brennpunkt definiert, welcher auf der Drehachse liegt.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Lichtquelle auf einer Leiterplatte angeordnet ist, wobei der erste Anlagebereich ein in die Leiterplatte eingebrachtes, kreisrundes Loch und ein in die Leiterplatte eingebrachtes Langloch umfasst, und wobei der zweite Anlagebereich einen sphärischen Vorsprung, welcher in das kreisrunde Loch eingreift, und einen zylinderförmigen Vorsprung, welcher in das Langloch eingreift, umfasst.
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Der sphärische Vorsprung und der zylinderförmige Vorsprung binden alle Freiheitsgrade der Bewegungsmöglichkeiten außer eine Rotation um die gedachte Drehachse. Vorteilhaft wird durch den zylinderförmigen Vorsprung die Toleranz verbessert.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein Kühlkörper eine Anlagefläche für die der Lichtquelle gegenüberliegende Seite der Leiterplatte bereitstellt.
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Über den Kühlkörper wird die von der Lichtquelle erzeugte Wärme abgeleitet. Beispielsweise ist zwischen dem Kühlkörper und der Leiterplatte eine Wärmeleitpaste aufgebracht.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass ein Vorspannelement das optisch wirksame Bauteil in Richtung der Leiterplatte drückt.
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Das Vorspannelement vereinfacht damit die Anlenk- und Befestigungsgeometrie am optisch wirksamen Bauelement, da z.B. keine große, komplizierte Blechbiegefeder in eine zerklüftete Aufnahmegeometrie am optisch wirksamen Bauelement eingreift und dieses dadurch hinsichtlich Festigkeit bauteiltechnisch instabil und toleranzanfällig macht.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Vorspannelement eine Blendenkante umfasst, welche in die von der Lichtquelle abgestrahlte Lichtverteilung hineinragt.
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Mithin stellt das Vorspannelement vorteilhaft eine zusätzliche Blendenfunktion bereit.
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Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Einstellvorrichtung ein zu dem ersten Anlagebereich feststehendes Innengewinde, eine in das Innengewinde eingreifende Schraube und eine Druckfeder, welche sich an der Baugruppe abstützt, umfasst, und dass der Einstellabschnitt des optisch wirksamen Bauteils zwischen einem Kopf der Schraube und der Druckfeder angeordnet ist.
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Die Druckfeder ermöglicht eine hinsichtlich Rückstellkräften leichte Abstimmbarkeit und eine einfache Montage. Die Druckfeder ist über die Produktlebenszeit mechanisch und schütteltechnisch robust sowie kostengünstig.
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Ein zweiter Aspekt der Beschreibung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug umfassend das Lichtmodul gemäß dem ersten Aspekt.
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Ein dritter Aspekt der Beschreibung betrifft ein Kraftfahrzeug umfassend die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Aspekt.
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In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Lichtmoduls;
- 2 eine Seitenansicht des Lichtmoduls; und
- 3 eine perspektivische Ansicht eines optisch wirksamen Bauteils.
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsansicht eines Lichtmoduls 100 für ein Kraftfahrzeug. Eines oder eine Mehrzahl von Lichtmodulen 100 ist in einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs integriert. Die Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise ein Scheinwerfer, eine Rückleuchte, ein Blinker, eine Nebelschlussleuchte, ein Nebelscheinwerfer, ein Tagfahrlicht, ein Positionslicht oder Ähnliches. Das Lichtmodul 100 strahlt das erzeugte Licht in oder parallel zur x-Richtung ab, welche der Fahrtrichtung des zugeordneten Kraftfahrzeugs entspricht. Die z-Achse entspricht der Hochachse des Kraftfahrzeugs, womit die xy-Ebene idealisiert parallel zur Fahrbahn verläuft, auf der sich das Kraftfahrzeug befindet.
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Eine Baugruppe 102 des Lichtmoduls 100 umfasst eine Lichtquelle 104 in Form wenigstens eines Halbleiterlichtquellenbauteils, eine von der Lichtquelle 104 beabstandete Einstellvorrichtung 106 und einen ersten Anlagebereich 108. Die Lichtquelle 104 umfasst also beispielsweise eine LED oder ein LED-Array, bei dem die lichtemittierende Fläche ein Rechteck ist.
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Ein optisch wirksames Bauteil 110 umfasst einen optisch wirksamen Bereich 112 und einen zweiten Anlagebereich 118. Der optisch wirksame Bereich 112 ist vorliegend eine Reflexionsfläche, welche das von der Lichtquelle 104 stammende Licht als Abstrahllichtverteilung abstrahlt.
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Hierzu weißt das Bauteil 110 eine Ausnehmung 111 auf, welche es erlaubt, dass von der Lichtquelle 104 stammendes Licht auf den optisch wirksamen Bereich 112 vorliegend in Form einer Reflexionsfläche auftrifft. Selbstverständlich kann es sich bei dem optisch wirksamen Bauteil auch um eine Transmissionsoptik handelt. Das optisch wirksame Bauteil 110 umfasst einen Einstellabschnitt 116, welcher über einen Verbindungsabschnitt 114 mit dem zweiten Anlagebereich 118 verbunden ist.
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Die beiden aneinander anliegenden Anlagebereiche 108, 118 geben eine Drehbewegung des optisch wirksamen Bauteils 110 zu der Baugruppe 102 um eine gedachte Drehachse 120 frei. Die Einstellvorrichtung 106 und der Einstellabschnitt 116 begrenzen die Drehbewegung des optisch wirksamen Bauteils 110 zu der Baugruppe 102 um die gedachte Drehachse 120 auf eine einzige einstellbare Drehposition.
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Die gedachte Drehachse 120 verläuft durch die Lichtquelle 104 oder entlang einer lichtemittierenden Oberfläche der Lichtquelle 104. In einem Beispiel verläuft die Drehachse 120 entlang einer breiten Seite eines LED-Arrays. Die lichtemittierende Oberfläche ist auf der Seite der Drehachse 120 angeordnet, die in Fahrtrichtung x zeigt.
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Der optisch wirksame Bereich 112 definiert einen gedachten Brennpunkt, welcher auf der Drehachse 120 liegt.
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Die Lichtquelle 104 ist auf einer Leiterplatte 122 angeordnet. Der erste Anlagebereich 108 umfasst ein in die Leiterplatte 122 eingebrachtes kreisrundes Loch 124 und ein in die Leiterplatte 122 eingebrachtes Langloch 126. Ein Mittelpunkt des kreisrunden Loches 124 liegt auf der Mittenachse des Langlochs 126. Der zweite Anlagebereich 118 umfasst einen sphärischen Vorsprung, welcher in das kreisrunde Loch 124 eingreift, und einen zylinderförmigen Vorsprung, welcher in das Langloch 126 eingreift. Das Loch 124 und das Langloch 126 stellen damit den ersten Anlagebereich 108 bereit. Ferner können das Loch 124 und das Langloch 126 als Referenz für die Positionierung der LED mittels eines kamerabasierten Bestückungsautomaten dienen.
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Ein Kühlkörper 130 ist Teil der ersten Baugruppe 102 und stellt eine Anlagefläche 132 für die der Lichtquelle 104 gegenüberliegende Seite der Leiterplatte 122 bereit.
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Die Leiterplatte 122 wird auf der Anlagefläche 132 befestigt. Hierzu umfasst der Kühlkörper 130 zwei Positionierungshilfen 152 und 154. Die Positionierungshilfe 154 ist als Vorsprung ausgebildet und greift in das Loch 124 ein. Die Positionierungshilfe 152 ist als Vorsprung ausgebildet und greift in das Langloch 126 ein. Mithilfe einer Schraube 156 und einem korrespondierenden Innengewinde in dem Kühlkörper 130 wird die Leiterplatte 122 zu dem Kühlkörper 130 festgelegt. In einem Beispiel ist eine Wärmeleitpaste zwischen der Anlagefläche 132 und der Leiterplatte 122 eingebracht.
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Auf der Leiterplatte 122 ist ein Steckerbinder 158 angeordnet, welcher in dem montierten Zustand des Lichtmoduls 100 durch eine Ausnehmung 160 des Verbindungsabschnitts 114 ragt.
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Ein Vorspannelement 140 ist beispielweise als umgreifende Klemmfeder ausgebildet und drückt das optisch wirksame Bauteil 110 im Bereich der Drehachse 120 in Richtung der Leiterplatte 122. Das Vorspannelement 140 umfasst eine Blendenkante 142, welche zwischen der Lichtquelle 104 und dem optisch wirksamen Bereich 112 in Form der Reflektorfläche in die von der Lichtquelle 104 abgestrahlte Lichtverteilung hineinragt. Das Vorspannelement 140 wird beispielsweise entgegen der Lichtabstrahlrichtung auf dem Anlagebereich 118 montiert. Die in 1 in Richtung der Leiterplatte 122 abragenden, lateralen Laschen, die in den Anlagebereich 118 eingreifen, setzen hinter der Drehachse 120 auf. Das Vorspannelement 140 umgreift mittels der vorgenannten Laschen die Drehachse 120.
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Die Einstellvorrichtung 106 umfasst ein zu dem ersten Anlagebereich feststehendes Innengewinde 144, welches in einen zum Kühlkörper 130 feststehenden Zylinder 164 eingebracht ist, eine in das Innengewinde 144 eingreifende Schraube 146 und eine Druckfeder 148, welche sich an der Baugruppe 102 abstützt. Der Einstellabschnitt 116 umfasst einen Dom 162, an dessen distalem Ende sich ein ein Langloch befindet. Durch dieses Langloch wird die Schraube 146 in Richtung des Innengewindes 144 geführt. Ein das Langloch umgebender Anlageabschnitt des Einstellabschnitts 116 wird zwischen einem Kopf der Schraube 146 und der Druckfeder 148 angeordnet. Die Rotationsbewegung des Reflektors erfolgt also durch eine lineare Bewegung der Schraube 146. Damit legen die Schraube 146 und die Druckfeder 148 die Drehposition des optisch wirksamen Bauteils 110 um die Drehachse 120 fest.
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Das Langloch des Schraubdoms 162 ist von zwei halbzylindrischen Vorsprüngen 180, 182 umgeben, wobei eine gemeinsame Zylinderachse parallel zur Drehachse 120 verläuft und etwa durch die Mitte des Langlochs verläuft. Dadurch wird eine gleichförmige Auflagekraft der Schraube 146 gewährleistet unabhängig von der gewählten Einstellposition.
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Das optisch wirksame Bauteil 110 in Form des Reflektors positioniert sich über den zweiten Anlagebereich 118 zu den entsprechenden Aussparungen des ersten Anlagebereichs 108. Die Berührungsbereiche zwischen den beiden Anlagebereichen 108 und 118 legen die Drehachse 120 des optisch wirksamen Bauteils 110 zur Leiterplatte 122 fest. Die Drehachse 120 verläuft durch die photometrischen Brennpunkte des optisch wirksamen Bauteils 110 und der Lichtquelle 104. Gehalten und angedrückt wird das optisch wirksame Bauteil 110 auf die Leiterplatte 122 an der Drehachse 120 mittels des Vorspannelements 140 in Form einer elastischen Blechklammer, die gleichzeitig als lichttechnische Strahlenblende verwendbar ist. Die Reflektoreinstellung erfolgt mittels der Schraube 146, die gegen die Feder 148 wirkt. Über die Hebellänge, d. h. den Abstand zwischen der Drehachse 120 und der Schraube 146, und Gewindesteigungen der Schraube 146 und des Innengewindes 144 wird die Übersetzung, d. h. die Feinfühligkeit der Einstellung, eingestellt.
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2 zeigt eine Seitenansicht des Lichtmoduls 100 in montiertem Zustand. Der schematisch dargestellte Doppelpfeil 200 repräsentiert eine Drehbewegung des gesamten optisch wirksamen Bauteils 110 um die Drehachse 120. Die Drehposition des Bauteils 110 wird mittels der Schraube 146 eingestellt.
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3 zeigt eine perspektivische Ansicht des optisch wirksamen Bauteils 110. Der zweite Anlagebereich 118 umfasst den sphärischen Vorsprung 324 und den zylinderförmigen Vorsprung 326. Der Kugelmittelpunkt des Vorsprungs 324 und die gedachte Zylinderachse des Vorsprungs 326 definieren die Drehachse 120.
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Der Kugelradius des sphärischen Vorsprungs 324 ist gleich dem Zylinderradius des zylinderförmigen Vorsprungs 326. Der Mittelpunkt des sphärischen Vorsprungs 324 liegt auf der Achse des zylinderförmigen Vorsprungs 326. Vorteilhaft ist die Zylinderhöhe des zylinderförmigen Vorsprungs 326 kürzer als der gerade verlaufende Abschnitt des zugeordneten Langlochs.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017124094 A1 [0002]
