DE102020108894A1

DE102020108894A1 - Lichtmodul, Scheinwerfer, Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Herstellen des Lichtmoduls

Info

Publication number: DE102020108894A1
Application number: DE102020108894.9A
Authority: DE
Inventors: Katrin Hunecke; Martin Kappelhoff; Sebastian Scholz; Ralf Seiger; Franz-Georg Willeke
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2020-03-31
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2021-09-30
Also published as: WO2021197870A1; CN115398144A; US20230024973A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul (10) für einen Scheinwerfer (50) eines Kraftfahrzeugs (60), wobei das Lichtmodul (10) aufweist: eine Leiterplatte (30), die zumindest ein Leuchtmittel (31) zum Emittieren von Licht aufweist, wobei die Leiterplatte (30) eine Längserstreckung entlang einer Y-Achse, eine senkrecht zu der Längserstreckung verlaufende Breitenerstreckung entlang einer X-Achse und eine senkrecht zu der Längserstreckung und der Breitenerstreckung verlaufende Höhenerstreckung entlang einer Z-Achse aufweist, einen Reflektor (20), und einen Kühlkörper (40), an dem die Leiterplatte (30) befestigt ist, wobei der Kühlkörper (40) mittels eines ersten Befestigungsmittels (2) derart an dem Reflektor (20) befestigt ist, dass das erste Befestigungsmittel (2) ein erstes Referenzierungsmittel (23) und/oder ein zweites Referenzierungsmittel (24) des Reflektors (20) gegen die Leiterplatte (30) sichert, sodass sich das zumindest eine Leuchtmittel (31) in einer Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor (20) befindet. Ferner betrifft die Erfindung einen Scheinwerfer (50), ein Kraftfahrzeug (60) sowie ein Verfahren zum Herstellen des Lichtmoduls (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug, ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zur Herstellung des Lichtmoduls.
Lichtmodule, wie sie in Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen verwendet werden, weisen einen Reflektor und eine dazu in Referenzlage angeordnete Leiterplatte an. Um genau zu sein, wird ein Leuchtmittel auf der Leiterplatte gegenüber dem Reflektor in einer Referenzlage angeordnet. Dadurch nimmt das Leuchtmittel eine vorbestimmte Position gegenüber dem Reflektor ein, um das von dem Leuchtmittel emittierte Licht optimal auf den Reflektor zu werfen und von dort reflektiert zu werden. Das reflektierte Licht durchdringt im Scheinwerfer eine Scheinwerfer-Abschlussscheibe und beleuchtet die Straße.
Um die Referenzlage herzustellen, wird die Leiterplatte üblicherweise in den drei senkrecht zueinanderstehenden Koordinatenrichtungen an dem Reflektor befestigt. Dies sichert die Referenzlage in dem Montageprozess des Lichtmoduls und vermeidet, dass sich die Referenzlage in dem Betrieb des Scheinwerfers verändert.
Es ist wünschenswert, die Leiterplatte möglichst klein auszuführen, da ihre Größe nicht zuletzt aufgrund des Materialeinsatzes ein wesentlicher Kostentreiber des Lichtmoduls ist. Wenn die Leiterplatte am Reflektor befestigt wird, ist dies nicht immer einfach zu bewerkstelligen. Auch ist es wünschenswert, fertigungsbedingte Toleranzen einfach ausgleichen zu können und die Herstellung der Referenzlage mit einfachen und kostengünstigen Mitteln bereitzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Lichtmodul bereitzustellen, das einfach und kostengünstig in seiner Herstellung ist.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche, insbesondere durch ein Lichtmodul für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 1, einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10, ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 11 und ein Verfahren nach Anspruch 12, gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer, dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt wird die Aufgabe gelöst durch ein Lichtmodul für einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lichtmodul aufweist: eine Leiterplatte, die zumindest ein Leuchtmittel zum Emittieren von Licht aufweist, wobei die Leiterplatte eine Längserstreckung entlang einer Y-Achse, eine senkrecht zu der Längserstreckung verlaufende Breitenerstreckung entlang einer X-Achse und eine senkrecht zu der Längserstreckung und der Breitenerstreckung verlaufende Höhenerstreckung entlang einer Z-Achse aufweist, einen Reflektor und einen Kühlkörper, an dem die Leiterplatte befestigt ist, wobei der Kühlkörper mittels eines ersten Befestigungsmittels derart an dem Reflektor befestigt ist, dass das erste Befestigungsmittel ein erstes Referenzierungsmittel und/oder ein zweites Referenzierungsmittel des Reflektors gegen die Leiterplatte sichert, sodass sich das zumindest eine Leuchtmittel in einer Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor befindet.
Dadurch, dass das erste Befestigungsmittel das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel gegen die Leiterplatte sichert, insbesondere anlegt, und damit die Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse ausbildet, wird auf einfache Art und Weise ein Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen geschaffen. Ferner ist es nicht erforderlich, die Leiterplatte besonders groß zu dimensionieren, um die Sicherung gegenüber dem Reflektor sicherzustellen, da die Leiterplatte nicht etwa an dem Reflektor befestigt, also etwa verschraubt, werden muss, sondern auf andere Art und Weise gesichert, insbesondere angelegt, werden kann.
Entsprechend kann das erste Befestigungsmittel relativ gegenüber dem ersten Referenzierungsmittel und/oder dem zweiten Referenzierungsmittel des Reflektors derart positioniert und/oder das erste Befestigungsmittel derart eingerichtet sein, dass sich der Kühlkörper gegenüber dem Reflektor beim Befestigen des ersten Befestigungsmittels an dem Kühlkörper und dem Reflektor derart verschiebt, dass sich das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel an die Leiterplatte anlegt und so das zumindest eine Leuchtmittel in die Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor gelangt.
Das zumindest eine Leuchtmittel kann als eine Leuchtdiode bzw. LED ausgebildet sein. Entsprechend kann das Lichtmodul auch als LED-Lichtmodul bezeichnet werden. Die Leiterplatte kann zumindest teilweise oder überwiegend aus Kupfer bestehen.
Die gewählte Bezeichnung von Elementen, wie beispielsweise Referenzierungsmitteln, als erste, zweite usw. dient einzig und allein der Unterscheidung der Elemente voneinander. Damit wird nicht impliziert, dass wenn ein zweites Element benannt wird, auch ein erstes Element vorhanden sein muss. Einzig die im Hauptanspruch genannten Elemente sind für den Schutzbereich maßgeblich und dies unabhängig von ihrer Bezeichnung als erste, zweite usw., sondern einzig abhängig von ihrem Vorkommen in dem Hauptanspruch.
Das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel kann insbesondere als Anlagemittel mit zumindest einer Anlagefläche zur Anlage an einem anderen Element ausgebildet sein. So erfolgt das Sichern und Referenzieren entsprechend durch Anlage an das andere Element.
Es kann vorgesehen sein, dass das erste Befestigungsmittel eine Schraube ist, die in einem Gewinde des Reflektors befestigt ist. Dies ist eine einfache Möglichkeit, Kühlkörper und Reflektor aneinander zu befestigen. Weiterhin ermöglicht dies, dass das beim Festziehen bzw. Anziehen der Schraube angelegte Drehmoment zumindest mittels eines Schraubenkopfes auf den Kühlkörper wirkt, der den Kühlkörper ein stückweit mitnimmt und die an dem Kühlkörper befestigte Leiterplatte gegen das erste Referenzierungsmittel oder das zweite Referenzierungsmittel anlegt. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit, die Referenzlage herzustellen und mögliche fertigungsbedingte Toleranzen auszugleichen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass eine von der Schraube vermittelte Klemmkraft zwischen dem Kühlkörper und dem Reflektor das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel des Reflektors gegen die Leiterplatte sichert. Die Klemmkraft vermeidet demnach, dass sich das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel von der Leiterplatte lösen und die Referenzlage des zumindest einen Leuchtmittels in Richtung der Y-Achse und der X-Achse relativ zu dem Reflektor verlassen wird.
Es kann vorgesehen sein, dass der Reflektor das erste Referenzierungsmittel aufweist, das als ein sich in Richtung entlang der Z-Achse von dem Reflektor erstreckender Vorsprung ausgebildet ist und/oder der Reflektor das zweite Referenzierungsmittel aufweist, das als ein sich in Richtung entlang der Z-Achse von dem Reflektor erstreckender Vorsprung ausgebildet ist. Das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel kann einstückig mit dem Reflektor ausgebildet sein. Einer oder beide Vorsprünge können in Form eines Zinkens ausgebildet sein.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Referenzierungsmittel in einer ersten Ausnehmung des Kühlkörpers angeordnet ist und gegen eine Wandung der Leiterplatte angelegt ist, sodass das erste Referenzierungsmittel in Richtung entlang der Y-Achse und/oder entlang der X-Achse an der Leiterplatte angelegt ist. Die Ausnehmung des Kühlkörpers kann als ein Loch in dem Kühlkörper ausgebildet sein. Das Loch kann auch als Langloch ausgeführt sein.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Referenzierungsmittel an eine Wandung einer kerbenförmigen Ausnehmung der Leiterplatte angelegt ist. Die kerbenförmige Ausnehmung ermöglicht eine gleichmäßige Anlage des ersten Referenzierungsmittels an der Leiterplatte. Die Gestaltungsfreiheit bei der Kontur bzw. Form der Leiterplatte wird dadurch kaum bis gar nicht beschnitten.
Auch kann vorgesehen sein, dass das zweite Referenzierungsmittel in einer dritten Ausnehmung der Leiterplatte angeordnet ist und gegen eine Wandung der dritten Ausnehmung angelegt ist, sodass das zweite Referenzierungsmittel in Richtung entlang der Y-Achse und/oder entlang der X-Achse an der Leiterplatte angelegt ist. Die dritte Ausnehmung kann dabei als ein Loch ausgebildet sein, etwa ein Rundloch. Das zweite Referenzierungsmittel kann ferner durch eine zweite Ausnehmung des Kühlkörpers hindurchgeführt sein. Damit kann das zweite Referenzierungsmittel an dem Kühlkörper bzw. innerhalb des Kühlkörpers vorbeigeführt werden.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper als eine Kühlplatte, insbesondere ein Kühlblech, ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache flächige Anlage der Leiterplatte an dem Kühlkörper. Entsprechend kann die Leiterplatte flächig an den Kühlkörper angelegt sein.
Es kann vorgesehen sein, dass an dem Kühlkörper die Leiterplatte mittels zumindest eines zweiten Befestigungsmittels derart befestigt ist, dass das zumindest eine Leuchtmittel sich in einer Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse relativ zu dem Reflektor befindet.
Dadurch, dass das Leuchtmittel der Leiterplatte die Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse relativ zu dem Reflektor mittels der Befestigung an dem Kühlkörper einnimmt, wird vermieden, dass für die Referenzierung in Richtung entlang der Z-Achse eine entsprechend eingerichtete Befestigung der Leiterplatte an dem Reflektor notwendig ist, die eine größere und damit kostenintensivere Leiterplatte benötigen würde. Stattdessen wird die Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse mittels des Kühlkörpers vermittelt, der selbst wiederum größer als die Leiterplatte ausfallen kann, um mehr Fläche zum Kühlen bereitzustellen, sodass dieser ohne Weiteres an dem Reflektor befestigt, insbesondere verschraubt, werden kann. Durch diese Festlegung der Referenzlage entlang der Z-Achse zwischen Kühlkörper und Reflektor wird folglich ermöglicht, dass die Leiterplatte vergleichsweise klein ausfallen kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Ausbildung der Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse einzig mittels des ersten Referenzierungsmittels und/oder des zweiten Referenzierungsmittels erfolgt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Befestigung der Leiterplatte an dem Kühlkörper mittels des zumindest einen zweiten Befestigungsmittels keine Referenzlage in Richtung entlang der X-Achse oder Y-Achse bildet. Entsprechend kann die Referenzlage mittels der Befestigung der Leiterplatte an dem Kühlkörper einzig in Richtung entlang der Z-Achse ausgebildet werden.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass mittels keiner Befestigung der Leiterplatte an dem Reflektor eine Referenzlage des zumindest einen Leuchtmittels in Richtung entlang der Z-Achse relativ zu dem Reflektor gebildet wird. Entsprechend kann auch vorgesehen sein, dass die Leiterplatte an dem Reflektor mittels des ersten Referenzierungsmittels und/oder des zweiten Referenzierungsmittels derart referenziert bzw. angelegt ist, dass das zumindest eine Leuchtmittel sich in einer Referenzlage einzig in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse, nicht aber in Richtung der Z-Achse, relativ zu dem Reflektor befindet. Dadurch wird die Referenzierung der Leiterplatte bzw. des darauf befindlichen Leuchtmittels in Richtung entlang der Z-Achse relativ zu dem Reflektor einzig dem zumindest einen ersten Befestigungsmittel via des Kühlkörpers überlassen. Die Leiterplatte kann entsprechend klein und kostengünstig gefertigt werden.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse des zumindest einen Leuchtmittels relativ zu dem zumindest einen Reflektor einzig mittels der Befestigung der Leiterplatte an dem Kühlkörper mittels des zumindest einen zweiten Befestigungsmittels gewährleistet wird. Die für eine Referenzierung in Richtung entlang der Z-Achse an dem Reflektor notwendige Fläche der Leiterplatte kann dann weggelassen werden und das Lichtmodul aufgrund der kleineren Leiterplatte kostengünstiger hergestellt werden. Zudem ist möglich, dass die Leiterplatte nicht mit dem Reflektor verschraubt ist. Die für eine Verschraubung notwendige Fläche der Leiterplatte wird dann bewusst weggelassen, um die Leiterplatte möglichst klein auszuführen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass sich zumindest eine Reflektoroberfläche des Reflektors quer relativ zu der Leiterplatte erstreckt. Die Reflektionsoberfläche kann sich ihrer Höhe nach in Richtung entlang der Z-Achse erstrecken. Insbesondere kann sich die zumindest eine Reflektoroberfläche des Reflektors im Wesentlichen senkrecht zu der Leiterplatte erstrecken. Dadurch wird ein Aufbau bereitgestellt, in dem der Reflektor und die Leiterplatte jedenfalls nicht parallel zueinander liegen. Bei einem solchen könnten der Reflektor und die Leiterplatte unter Umständen miteinander verschraubt werden, um die Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse zu gewährleisten. Bei einer wie vorstehend beschriebenen Ausführung hingegen ist dies nicht derart einfach möglich, sodass die Erfindung besonders geeignet ist, die Leiterplatte kostengünstig ausführbar zu machen.
Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte zumindest zwei Leuchtmittel aufweist und das Lichtmodul zumindest zwei Reflektoroberflächen aufweist, wobei jedes der zumindest zwei Leuchtmittel sich jeweils in einer Referenzlage in Richtungen entlang der Y-Achse, X-Achse und Z-Achse relativ zu einem der zumindest zwei Reflektoroberflächen befindet. Der Reflektor kann mit den Reflektoroberflächen und einem gemeinsamen Reflektorgrundkörper einstückig ausgebildet sein. Die zwei Reflektoroberflächen können insbesondere getrennt voneinander sein. Dies ermöglicht ein vorteilhaftes Design, bei dem die Leuchtmittel auf der Leiterplatte weiter voneinander entfernt sein können.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine zweite Befestigungsmittel ein Niet ist. Dies ermöglicht eine leicht, sicher und kostengünstig herstellbare Befestigung.
Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass der Kühlkörper sich mit einem Vorderabschnitt in Richtung entlang der X-Achse vor zumindest eine Reflektoroberfläche des Reflektors erstreckt. Zudem kann der Kühlkörper einen Rückabschnitt haben. An dem Rückabschnitt kann die Befestigung von dem Kühlkörper an dem Reflektor erfolgen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte in dem Vorderabschnitt an dem Kühlkörper befestigt ist. Dadurch wird eine Befestigung von der Leiterplatte an dem Kühlkörper fernab von dem Reflektor ermöglicht.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Leiterplatte sich mit einer überwiegenden Oberfläche auf dem Vorderabschnitt des Kühlkörpers befindet. Dadurch wird eine mögliche Oberfläche der Leiterplatte an dem Rückabschnitt des Kühlkörpers bzw. an dem Reflektor minimiert oder vermieden, die ansonsten einzig zur Befestigung an dem Reflektor dienen könnte, wodurch die Kosten der Leiterplatte gesenkt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch einen Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfer-Gehäuse, einer an dem Scheinwerfer-Gehäuse angeordneten lichtdurchlässigen Scheinwerfer-Abschlussscheibe und einem Lichtmodul nach dem ersten Aspekt der Erfindung. Das Lichtmodul kann an dem Scheinwerfer-Gehäuse und/oder in einem Abstand von der lichtdurchlässigen Scheinwerfer-Abschlussscheibe angeordnet sein. Die lichtdurchlässige Scheinwerfer-Abschlussscheibe kann eine Kunststoffabschlussscheibe sein.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit zumindest einem Scheinwerfer nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen des Lichtmoduls gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung mit den Schritten: Befestigen der Leiterplatte an dem Kühlkörper und Befestigen des Kühlkörpers an dem Reflektor mittels des ersten Befestigungsmittels derart, dass das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel des Reflektors gegen die Leiterplatte gesichert, insbesondere angelegt, wird, sodass das zumindest eine Leuchtmittel sich in der Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor befindet.
Vorgesehen sein kann dabei, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Verschieben des Kühlkörpers gegenüber dem Reflektor beim Befestigen des Kühlkörpers an dem Reflektor mittels des ersten Befestigungsmittels derart, dass sich das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel des Reflektors gegen die an dem Kühlkörper befestigte Leiterplatte anlegt und diese sichert. Man könnte auch von einer Wirkverbundenheit zwischen der Befestigung des ersten Befestigungsmittels und der Anlage des ersten Referenzierungsmittels und/oder des zweiten Referenzierungsmittels an der Leiterplatte sprechen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das erste Befestigungsmittel eine Schraube ist, die in einem Gewinde des Reflektors befestigt wird, wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: Einführen der Schraube durch ein Durchgangsloch in dem Kühlkörper und Einschrauben der Schraube in das Gewinde des Reflektors sowie Festziehen der Schraube an dem Kühlkörper zur Befestigung des Kühlkörpers an dem Reflektor derart, dass ein an der Schraube angelegtes Drehmoment den Kühlkörper relativ gegenüber dem Reflektor in Drehrichtung der Schraube mitnimmt und dadurch das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel gegen die Leiterplatte anlegt und sichert.
Dabei kann vorgesehen sein, dass aus einer Vielzahl von ersten Befestigungsmitteln, die den Kühlkörper an dem Reflektor befestigen, zunächst dasjenige Befestigungsmittel befestigt wird, das bewirkt, dass sich das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel gegen die Leiterplatte anlegt und diese sichert. Dieses Befestigungsmittel kann entsprechend in seiner Position gegenüber dem ersten Referenzierungsmittel und/oder dem zweiten Referenzierungsmittel derart bestimmt werden, dass es aus der Vielzahl der ersten Befestigungsmittel das erste zu befestigende erste Befestigungsmittel ist.
Entsprechend kann vorgesehen sein, dass aus einer Vielzahl von Schrauben, die den Kühlkörper an dem Reflektor befestigen, zunächst diejenige Schraube festgezogen wird, die bewirkt, dass das an sie beim Festziehen angelegte Drehmoment den Kühlkörper und damit die Leiterplatte in Richtung auf das erste Referenzierungsmittel und/oder das zweite Referenzierungsmittel bewegt und gegen die Leiterplatte anlegt. Entsprechend kann durch mehrere Schrauben eine Befestigung des Kühlkörpers an dem Reflektor an mehreren Positionen erfolgen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Elemente mit gleicher Funktion und/oder Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen. Wenn mehr als ein Element desselben Typs in einer der Figuren vorhanden ist, werden die Elemente in aufsteigender Reihenfolge nummeriert, wobei die aufsteigende Nummer des Elements von dem Bezugszeichen durch einen Punkt getrennt wird.
Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine Unteransicht des Lichtmoduls aus 1;
3 die Unteransicht des Lichtmoduls aus 2 mit Kennzeichnung des Unterschiedes zum Stand der Technik; und
4 eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Lichtmoduls 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Lichtmodul 10 weist einen Reflektor 20, einen Kühlkörper 40 und eine Leiterplatte 30 auf. Der Reflektor 20 weist dabei Reflektorteile 25, 25.2 auf, die jeweils eine separate Reflektoroberfläche 21, 21.2 aufweisen. Alternativ kann der Reflektor 20 nur ein Reflektorteil 25 mit einer Reflektoroberfläche 21 oder mehrere Reflektorteile 25 mit Reflektoroberflächen 21 haben.
Ein Koordinatensystem mit senkrecht aufeinander stehenden Achsen ist unten rechts in den 1 und 2 abgebildet. Die senkrecht aufeinander stehenden Achsen sind eine X-Achse, eine Y-Achse und eine Z-Achse. Jede dieser Achsen hat zwei Richtungen entlang der Achse, die zueinander gegenläufig sind. Die X-Achse hat die Richtungen X.1, X.2, die Y-Achse hat die Richtungen Y.1, Y.2 und die Z-Achse hat die Richtungen Z.1, Z.2.
Wie in 2 zu sehen ist, weisen die Reflektorteile 25, 25.2 einen gemeinsamen Reflektorgrundkörper 22 auf bzw. hat der Reflektor 20 einen Reflektorgrundkörper 22. Der Reflektorgrundkörper 22 erstreckt sich in die Richtung X.2 weg von den Reflektorteilen 25, 25.2. Die Reflektorteile 25, 25.2 bzw. die Reflektoroberflächen 21, 21.2 erstrecken sich ihrer Höhe nach in die Richtung Z.1. Ferner weist der Reflektor 20 ein erstes Referenzierungsmittel 23 und ein zweites Referenzierungsmittel 24 auf, die sich als Vorsprünge von dem Reflektor 20 in Richtung Z.2 erstrecken. Vorliegend sind die Vorsprünge als Zinken geformt. Dabei befindet sich je eines von dem ersten Referenzierungsmittel 23 und dem zweiten Referenzierungsmittel 24 an bzw. nahe je einem der Reflektorteile 25, 25.2.
Der Kühlkörper 40 ist als eine Kühlplatte, insbesondere ein Kühlblech, ausgebildet. Der Kühlkörper 40 weist eine erste Ausnehmung 41 in Form eines Lochs und eine zweite Ausnehmung 42 in Form eines Lochs auf, wie in 2 zu sehen ist. Ferner weist der Kühlkörper 40 einen Vorderabschnitt 43 und einen Rückabschnitt 44 auf. Der Rückabschnitt 44 liegt in Richtung X.1, die der Richtung des von den Reflektoroberflächen 21, 21.2 reflektierten Lichts entspricht, vor den Reflektoroberflächen 21, 21.2 und damit nicht in einem Bereich des von dem Reflektor 20 reflektierten Lichts. An dem Rückabschnitt 44 des Kühlkörpers 40 wird der Reflektor 20 mittels der zweiten Befestigungsmittel 2, 2.2, 2.3 befestigt. Der Vorderabschnitt 43 hingegen liegt in Richtung X.1 hinter den Reflektoroberflächen 21, 21.2. So können die Leuchtmittel 31, 31.2 auf der Leiterplatte 30, die an dem Vorderabschnitt 43 des Kühlkörpers 40 befestigt ist, Licht auf die Reflektoroberflächen 21, 21.2 emittieren. Der Vorderabschnitt 43 liegt damit, anders als der Rückabschnitt 44, in dem Bereich des von dem Reflektor 20 reflektierten Lichts.
Die Leiterplatte 30 weist zwei Leuchtmittel 31, 31.2 auf. Es kann auch nur ein Leuchtmittel 31 oder es können mehrere Leuchtmittel 31 vorgesehen sein. Dies kann insbesondere bei nur einer Reflektoroberfläche 21 der Fall sein. Die Leiterplatte 30 weist zudem weitere elektrische Elemente 32, 33, wie beispielsweise einen Widerstand 32 und einen Temperaturfühler 33, auf. Die Leuchtmittel 31, 31.2 liegen einer Anlagefläche der Leiterplatte 30, die an dem Kühlkörper 40 anliegt, gegenüber. An der Leiterplatte 30 befindet sich ein Anschlussmittel 34 zum Anschluss einer Stromversorgungsquelle zur Versorgung der Leuchtmittel 31, 31.2 mit Strom.
Die Leiterplatte 30 ist mittels mehrerer zweiter Befestigungsmittel 1, 1.2, 1.3, 1.4 an dem Kühlkörper 40 befestigt. Die zweiten Befestigungsmittel 1, 1.2, 1.3, 1.4 sind vorliegend Nieten. Mittels der zweiten Befestigungsmittel 1, 1.2, 1.3, 1.4 wird eine Referenzlage der Leiterplatte 30 mit den Leuchtmitteln 31, 31.2 gegenüber dem Reflektor 20 in Richtung Z.1 vorgenommen. In dieser Referenzlage oder Position der Leiterplatte 30 ist die Leiterplatte 30 gegenüber dem Reflektor 20 unverschieblich. Dies wird dadurch erreicht, dass auch der Kühlkörper 40 an den Reflektor 20 bzw. ihrem gemeinsamen Reflektorgrundkörper 22 befestigt ist. Dies wird aus 2 deutlich.
2 zeigt eine Unteransicht des Lichtmoduls 10 aus 1. Der Kühlkörper 40 ist nur mit seinen Umrissen bzw. transparent dargestellt, um den Blick auf den in dieser Perspektive darunterliegenden Reflektor 20 bzw. den Reflektorgrundkörper 22 nicht zu verdecken.
Der Reflektorgrundkörper 22 bzw. der Reflektor 20 ist mittels dreier erster Befestigungsmittel 2, 2.2, 2.3, vorliegend Schrauben, mit dem Kühlkörper 40 verbunden. Die Anzahl der ersten Befestigungsmittel 2, 2.2, 2.3 kann variiert werden. Mittels dieser Befestigung ist der Kühlkörper 40 in jede der Richtungen entlang aller Achsen X, Y und Z gegenüber dem Reflektor 20 festgelegt bzw. referenziert. Die Referenzlage in Richtung Z.1 der Leiterplatte 30 gegenüber dem Reflektor 20 wird dadurch mittels des Kühlkörpers 40 gewährleistet. Eine Befestigung der Leiterplatte 30 an dem Reflektor 20 zur Festlegung der Referenzlage in Richtung Z.1 erfolgt nicht. Hierfür wird keine Fläche an der Leiterplatte 30 zur Verfügung gestellt, wie später mit Verweis auf 3 näher erläutert wird.
Das erste Referenzierungsmittel 23 des Reflektors 20 ist durch die erste Ausnehmung 41 des Kühlkörpers 40 geführt und an eine Wandung einer kerbenförmigen Ausnehmung 36 der Leiterplatte 30 angelegt, sodass der Kühlkörper 40 in Richtung Y.1 und Richtung X.1 an dem Reflektor 20 festgelegt bzw. referenziert ist. Dies erfolgt im Montageprozess mittels der Schraube 2. Beim Festziehen der Schraube 2 in einem Gewinde in dem Reflektor 20 bzw. dem Reflektorgrundkörper 22 nimmt das aufgebrachte Drehmoment den Kühlkörper 40 mit und legt dadurch die daran befestigte Leiterplatte 30 gegen das erste Referenzierungsmittel 23 an. Aus der Vielzahl von Schrauben 2, 2.2, 2.3, die den Kühlkörper 40 an dem Reflektor 20 befestigen, wird dabei also zunächst diejenige Schraube 2, vorliegend Schraube 2, festgezogen, die bewirkt, dass das an sie beim Festziehen angelegte Drehmoment den Kühlkörper 40 und damit die Leiterplatte 30 in Richtung auf das erste Referenzierungsmittel 23 und/oder das zweite Referenzierungsmittel 24 bewegt und gegen die Leiterplatte 30 anlegt und sichert.
Die Klemmkraft der Schraube 2 sichert die Anlage des ersten Referenzierungsmittels 23 und/oder des zweiten Referenzierungsmittels 24 an der Leiterplatte 30 und sorgt so für eine statische Überbestimmtheit des Systems. Auch die Drehrichtung der Schraube 2 kann für die Referenzierung entsprechend gewählt werden. So kann ein linksdrehendes oder rechtsdrehendes Gewinde genutzt werden, um die Richtung der Mitnahme des Kühlkörpers 40 beim Festziehen der Schraube 2 und damit die zuerst anzuziehende Schraube 2 vorzugeben. Die erste Ausnehmung 41 ist dabei länglich bzw. als ein Langloch ausgebildet. Dies ermöglicht einen großzügigen Ausgleich fertigungsbedingter Toleranzen für das Führen des Vorsprungs darin.
Ferner ist das zweite Referenzierungsmittel 24 des Reflektors 20 durch die zweite Ausnehmung 42 des Kühlkörpers 40 und eine dritte Ausnehmung 35 der Leiterplatte 30 geführt und an eine Wandung der dritten Ausnehmung 35 angelegt, sodass die Leiterplatte 30 in Richtung Y.1 und Richtung X.1 an dem Reflektor 20 festgelegt bzw. referenziert ist. Eine Referenzierung in eine Richtung entlang der Z-Achse der Leiterplatte 30 an dem Reflektor 20 bzw. dem Reflektorgrundkörper 22 erfolgt nicht, da hierzu keine gegenüber dieser liegenden Fläche der Leiterplatte 30 bereitgestellt wird, um die Leiterplatte 30 klein und kostengünstig zu halten. Dies wird in 3 veranschaulicht.
3 zeigt die Unteransicht des Lichtmoduls 10 aus 2 mit Kennzeichnung des Unterschiedes zum Stand der Technik. Beispielhaft gewählte potenzielle Befestigungspositionen 5, 5.2, 5.3 an der Leiterplatte 30 zeigen an, dass an dieser Stelle keine Befestigung der Leiterplatte 30 an dem Reflektor 20 möglich ist, die es ermöglichen würde, die erforderliche Referenzlage in Richtung der Z-Achse herzustellen, da eine derartige Befestigung in dem Bereich des von dem Reflektor 20 reflektierten Lichts liegen würde.
Zur Befestigung der Leiterplatte 30 an dem Reflektor 20 müsste die Leiterplatte 30 erheblich vergrößert werden. Die Konturen einer solchen vergrößerten Leiterplatte 30, wie sie gemäß dem Stand der Technik eingesetzt werden würde, sind in 3 als Umriss 4 dargestellt. Der Umriss 4 würde sich dann entsprechend bis zu den Schrauben 2, 2.2, 2.3 erstrecken, um die Leiterplatte 30 gemeinsam mit dem Kühlkörper 40 und dem Reflektor 20 in Richtung entlang aller Achsen X, Y, Z befestigen würde. Dies erfordert eine sehr große Leiterplatte 30, die entsprechend teuer ist. Mittels der hier vorgestellten Lösung hingegen kann die Leiterplatte 30, wie in 3 gezeigt, wesentlich kleiner hergestellt werden, um so Kosten einzusparen.
4 zeigt eine Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs 60 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Kraftfahrzeug 60 weist zwei Scheinwerfer 50, 50.2 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf. Die Scheinwerfer 50, 50.2 weisen jeweils das Lichtmodul 10 aus 1, ein Scheinwerfer-Gehäuse 51, 51.2 und eine Scheinwerfer-Abschlussscheibe 52, 52.2 auf.
Bezugszeichenliste

1: Zweites Befestigungsmittel, Niet
2: Erstes Befestigungsmittel, Schraube
4: Umriss
5: Potenzielle Befestigungsposition
10: Lichtmodul
20: Reflektor
21: Reflektoroberfläche
22: Reflektorgrundkörper
23: Erstes Referenzierungsmittel
24: Zweites Referenzierungsmittel
25: Reflektorteil
30: Leiterplatte
31: Leuchtmittel
32: Elektrisches Element, Widerstand
33: Elektrisches Element, Temperaturfühler
34: Anschlussmittel
35: Dritte Ausnehmung
36: Kerbenförmige Ausnehmung
40: Kühlkörper
41: Erste Ausnehmung
42: Zweite Ausnehmung
43: Vorderabschnitt
44: Rückabschnitt
50: Scheinwerfer
51: Scheinwerfer-Ggehäuse
52: Scheinwerfer-Abschlussscheibe
60: Kraftfahrzeug

Claims

Lichtmodul (10) für einen Scheinwerfer (50) eines Kraftfahrzeugs (60), wobei das Lichtmodul (10) aufweist: (a) eine Leiterplatte (30), die zumindest ein Leuchtmittel (31) zum Emittieren von Licht aufweist, wobei die Leiterplatte (30) eine Längserstreckung entlang einer Y-Achse, eine senkrecht zu der Längserstreckung verlaufende Breitenerstreckung entlang einer X-Achse und eine senkrecht zu der Längserstreckung und der Breitenerstreckung verlaufende Höhenerstreckung entlang einer Z-Achse aufweist, (b) einen Reflektor (20), und (c) einen Kühlkörper (40), an dem die Leiterplatte (30) befestigt ist, wobei der Kühlkörper (40) mittels eines ersten Befestigungsmittels (2) derart an dem Reflektor (20) befestigt ist, dass das erste Befestigungsmittel (2) ein erstes Referenzierungsmittel (23) und/oder ein zweites Referenzierungsmittel (24) des Reflektors (20) gegen die Leiterplatte (30) sichert, sodass sich das zumindest eine Leuchtmittel (31) in einer Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor (20) befindet.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, wobei das erste Befestigungsmittel (2) eine Schraube (2) ist, die in einem Gewinde des Reflektors (20) befestigt ist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 2, wobei eine von der Schraube (2) vermittelte Klemmkraft zwischen dem Kühlkörper (40) und dem Reflektor (20) das erste Referenzierungsmittel (23) und/oder das zweite Referenzierungsmittel (24) des Reflektors (20) gegen die Leiterplatte (30) sichert.
Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Reflektor (20) das erste Referenzierungsmittel (23) aufweist, das als ein sich in Richtung entlang der Z-Achse von dem Reflektor (20) erstreckender Vorsprung ausgebildet ist, und/oder der Reflektor (20) das zweite Referenzierungsmittel (24) aufweist, das als ein sich in Richtung entlang der Z-Achse von dem Reflektor (20) erstreckender Vorsprung ausgebildet ist.
Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das erste Referenzierungsmittel (23) in einer ersten Ausnehmung (41) des Kühlkörpers (40) angeordnet ist und gegen eine Wandung der Leiterplatte (30) angelegt ist, sodass das erste Referenzierungsmittel (23) in Richtung entlang der Y-Achse und/oder entlang der X-Achse an der Leiterplatte (30) angelegt ist.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 5, wobei das erste Referenzierungsmittel (23) an eine Wandung einer kerbenförmigen Ausnehmung (36) der Leiterplatte (30) angelegt ist.
Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das zweite Referenzierungsmittel (24) in einer dritten Ausnehmung (35) der Leiterplatte (30) angeordnet ist und gegen eine Wandung der dritten Ausnehmung (35) angelegt ist, sodass das zweite Referenzierungsmittel (24) in Richtung entlang der Y-Achse und/oder entlang der X-Achse an der Leiterplatte (30) angelegt ist.
Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (40) als eine Kühlplatte, insbesondere ein Kühlblech, ausgebildet ist.
Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei an dem Kühlkörper (40) die Leiterplatte (30) mittels zumindest eines zweiten Befestigungsmittels (1) derart befestigt ist, dass das zumindest eine Leuchtmittel (31) sich in einer Referenzlage in Richtung entlang der Z-Achse relativ zu dem Reflektor (20) befindet.
Scheinwerfer (50) für ein Kraftfahrzeug (60) mit einem Scheinwerfer-Gehäuse (51), einer an dem Scheinwerfer-Gehäuse (51) angeordneten lichtdurchlässigen Scheinwerfer-Abschlussscheibe (52) und einem Lichtmodul (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug (60) mit zumindest einem Scheinwerfer (50) nach Anspruch 10.
Verfahren zum Herstellen eines Lichtmoduls (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit den Schritten: (a) Befestigen der Leiterplatte (30) an dem Kühlkörper (40), und (b) Befestigen des Kühlkörpers (40) an dem Reflektor (20) mittels des ersten Befestigungsmittels (2) derart, dass das erste Referenzierungsmittel (23) und/oder das zweite Referenzierungsmittel (24) des Reflektors (20) gegen die Leiterplatte (30) gesichert wird, sodass das zumindest eine Leuchtmittel (31) sich in der Referenzlage in Richtung der Y-Achse und in Richtung der X-Achse relativ zu dem Reflektor (20) befindet.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist: Verschieben des Kühlkörpers (40) gegenüber dem Reflektor (20) beim Befestigen des Kühlkörpers (40) an dem Reflektor (20) mittels des ersten Befestigungsmittels (2) derart, dass sich das erste Referenzierungsmittel (23) und/oder das zweite Referenzierungsmittel (24) des Reflektors (20) gegen die an dem Kühlkörper (40) befestigte Leiterplatte (30) anlegt und diese sichert.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das erste Befestigungsmittel (2) eine Schraube (2) ist, die in einem Gewinde des Reflektors (20) befestigt wird, und wobei das Verfahren ferner die Schritte aufweist: (a) Einführen der Schraube (2) durch ein Durchgangsloch in dem Kühlkörper (40) und Einschrauben der Schraube (2) in das Gewinde des Reflektors (20), sowie (b) Festziehen der Schraube (2) an dem Kühlkörper (40) zur Befestigung des Kühlkörpers (40) an dem Reflektor (20) derart, dass ein an der Schraube (2) angelegtes Drehmoment den Kühlkörper (40) relativ gegenüber dem Reflektor (20) in Drehrichtung der Schraube (2) mitnimmt und dadurch das erste Referenzierungsmittel (23) und/oder das zweite Referenzierungsmittel (24) gegen die Leiterplatte (30) anlegt und sichert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei aus einer Vielzahl von ersten Befestigungsmitteln (2), die den Kühlkörper (40) an dem Reflektor (20) befestigen, zunächst dasjenige Befestigungsmittel (2) befestigt wird, das bewirkt, dass sich das erste Referenzierungsmittel (23) und/oder das zweite Referenzierungsmittel (24) gegen die Leiterplatte (30) anlegt und diese sichert.