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Die
Erfindung betrifft eine Schaltungsträgeranordnung zur Anordnung
elektronischer Bauelemente, wie beispielsweise Leuchtdioden, auf
einem Tragelement gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Aus
elektronischen Bauelementen bestehende Schaltungen werden in den
allermeisten Fällen
auf flächigen
Schaltungsträgern,
wie beispielsweise Platinen für
gedruckte Schaltungen, angeordnet. Herkömmliche gedruckte Schaltungsplatinen werden
dabei zumeist mittels konventioneller SMD-Bestückungsverfahren mit den elektronischen Bauelementen
bestückt,
wobei die elektronischen Bauelemente mit den zugeordneten Kontaktstellen der
Platine verlötet
werden.
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Die
erforderliche Genauigkeit der Bestückung bzw. die Genauigkeit
der Positionierung der elektronischen Bauelemente auf der Platine
wird bei normalen elektronischen Bauelementen wie Widerständen, Kondensatoren,
Dioden oder integrierten Schaltkreisen dabei im Wesentlichen von
Parametern wie Packungsdichte der elektronischen Bauelemente bzw.
Größe der elektronischen
Bauelemente bestimmt.
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Höhere Anforderungen
bezüglich
der Genauigkeit der Positionierung der elektronischen Bauteilen
relativ zu anderen funktionellen Bauteilen treten jedoch beispielsweise
dann auf, wenn elektronische Bauteile verwendet werden, die eine
definierte Fernwirkung besitzen. Hierzu gehören beispielsweise, jedoch
keineswegs ausschließlich,
elektronische Bauteile wie Lichtwandler, z.B. Leuchtdioden oder Fototransistoren,
sowie Ultraschallwandler, beispielsweise Ultraschallsender oder
Ultraschallempfänger,
oder ganz allgemein alle Arten von Sensoren.
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Derartige
elektronische Wandlerbausteine müssen
häufig,
abgesehen von der korrekten Positionierung auf der Platine, besonders
exakt in Relation zu weiteren funktionellen Bauteilen ausgerichtet
werden. Zu solchen weiteren funktionellen Bauteilen zählen beispielsweise
Linsenbaugruppen und Ultraschall- bzw. Lichtreflektoren. Im Fall
von Linsen oder Reflektoren, die jeweils elektronischen Wandlerbausteinen
wie z.B. Leuchtdioden zugeordnet sind, ist die exakte Ausrichtung
des jeweiligen Wandlerbausteins relativ zum zugeordneten Reflektor
entscheidend für
die korrekte Funktion der Baugruppe.
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So
ist beispielsweise die exakte Ausrichtung einer Leuchtdiode relativ
zu dem der Leuchtdiode zugeordneten Reflektor entscheidend für die konstruktiv
vorgesehene Bündelung
des von der Leuchtdiode emittierten Lichts und für die gleichmäßig verteilte Abstrahlung
des Lichtbündels
in die vorgesehene Richtung.
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Es
ist jedoch oftmals diffizil, Wandlerbausteine wie beispielsweise
Leuchtdioden einerseits korrekt auf der Platine zu positionieren
und zu verlöten, und
andererseits gleichzeitig dafür
Sorge zu tragen, dass die Leuchtdiode sich in der exakt richtigen
Position relativ zum zugehörigen
Reflektor befindet. Zudem werden die heute erhältlichen, sogenannten superhellen
Leuchtdioden zunehmend nicht mehr nur für Signalzwecke, beispielsweise
an elektronischen Geräten
oder Displays, eingesetzt, sondern dienen vielmehr immer häufiger auch
Beleuchtungszwecken bzw. kommen für großflächige und auch bei Tageslicht
sichtbare Signalzwecke zum Einsatz.
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Insbesondere
bei Beleuchtungs- und Signalanwendungen mit besonders hohem Sicherheits- und
Qualitätsanspruch,
wie er beispielsweise im Automobilsektor anzutreffen ist, kommt
aus Gründen der
erforderlichen Helligkeit sowie aus Sicherheits- und designerischen
Gründen
oftmals eine Anordnung aus einer Mehrzahl oder Vielzahl von Leuchtdioden
innerhalb einer einzigen Leuchte zum Einsatz. So ist es beispielsweise
bekannt, die in Blinkern, Brems- oder Rückleuchten von Kraftfahrzeugen
früher
verwendeten einzelnen Glühlampen
jeweils durch eine Vielzahl von Leuchtdioden zu ersetzen, die entsprechend
der Form und Abstrahlfläche
der jeweiligen Leuchte oft flächig
auf einem dreidimensional geformten Träger angeordnet sind.
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Einer
solchen Leuchtdiodenanordnung wird sodann ein Reflektor zugeordnet,
der aus einer Vielzahl von Einzelreflektoren besteht, wobei jeder Leuchtdiode
ein Einzelreflektor zugeordnet ist. Dabei tritt jedoch das Problem
auf, dass jede einzelne Leuchtdiode sowohl mit einer zugehörigen elektronischen
Ansteuerungsschaltung zu verbinden ist als auch mechanisch exakt
im Brennpunkt des ihr zugeordneten Einzelreflektors positioniert
werden muss. Diese Positionierung sämtlicher Leuchtdioden einer Leuchte
im Brennpunkt der jeweils zugeordneten Einzelreflektoren muss zudem
unter allen Betriebsbedingungen und Betriebstemperaturen erhalten bleiben.
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Aus
dem Gesagten geht ohne weiteres hervor, dass die genannten Anforderungen
kaum dadurch erfüllt
werden können,
dass eine Vielzahl beispielsweise von Leuchtdioden mit einem Schaltungsträger verlötet wird
und dem dergestalt mit Leuchtdioden bestückten Schaltungsträger sodann
der jeweilige Multireflektor zugeordnet wird.
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Denn
selbst wenn die Leuchtdioden, was in der Praxis nicht der Fall ist,
so exakt mit dem Schaltungsträger
verlötet
werden könnten,
dass ihre Position und ihre Abstände
exakt den Positionen und Abständen
der jeweiligen Einzelreflektoren des Multireflektors entsprächen, so
würde dies
lediglich für
ganz bestimmte klimatische Bedingungen bzw. für ganz bestimmte Temperaturen
gelten. Jede Änderung
dieser Bedingungen bzw. Temperaturen würde dazu führen, dass insbesondere aufgrund
von Wärmeausdehnungen,
die bei den hier verwendeten Kunststoffen erheblich sind, die Positionierung
der Leuchtdioden relativ zu den Einzelreflektoren des Multireflektors
nicht mehr gewährleistet
wäre.
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Dies
gilt aber auch dann, wenn, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt
ist, flexible bzw. biegsame Schaltungsträger oder Schaltungsträger mit flexiblen
Fortsätzen
verwendet werden, auf denen die Leuchtdioden angeordnet sind. Solche
flexiblen Schaltungsträger
können
zwar den gekrümmten Konturen
eines Leuchtenträgers
angepasst werden, unterliegen jedoch denselben Toleranzproblemen bezüglich der
Genauigkeit der Bestückung
sowie bezüglich
der Maßveränderung
in Abhängigkeit
von der Umgebungstemperatur. Außerdem
erfolgt auch mit den bekannten flexiblen Schaltungsträgern kein
Toleranzausgleich, dergestalt, dass etwa bei der Montage des Multireflektors
Positionen und Abstände
der Leuchtdioden an die Positionen und Abstände der Einzelreflektoren des
Multireflektors angepasst werden könnten.
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Die
DE 94 22 405 U1 beschreibt
ein Kombinationsinstrument für
ein Kraftfahrzeug, dessen elektronischen Bauteile über eine
Leiterplatte mit Spannung versorgt werden. Zur Positionierung der
Leiterplatte an einem Systemträger
dienen Zapfen, die in Langlöcher
an den Leiterplatten formschlüssig
eingreifen.
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Die
US 6 292 370 und die
DE 197 20 106 C2 beschreiben
jeweils die Verwendung von flexiblen Schaltungsträgern, wobei
die flexiblen Schaltungsträger
einen Vorratsbogen aufweisen.
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Mit
diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Schaltungsträgeranordnung
für elektronische
Bauelemente zu schaffen, die die beschriebenen Nachteile des Standes
der Technik überwindet.
Insbesondere soll mit der Schaltungsträgeranordnung ermöglicht werden,
elektronische Bauelemente mit den normalen Bestückungstoleranzen auf die Schaltungsträgeranordnung
aufzubringen und dennoch eine unter allen Betriebsbedingungen exakte
Positionierung der elektronischen Bauelemente relativ zu weiteren
funktionellen Bauteilen, beispielsweise Reflektoren, zu erreichen.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schaltungsträgeranordnung nach der Lehre
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung
umfasst in an sich zunächst
bekannter Weise einen Schaltungsträger, beispielsweise die Platine einer
gedruckten Schaltung, sowie ein Tragelement zur Abstützung des
Schaltungsträgers,
wobei der Schaltungsträger
am Tragelement zur Anlage bringbar ist. Der Schaltungsträger weist
in an sich ebenfalls bekannter Weise einen Fortsatz auf, der über einen
flexiblen Verbindungsbereich mit dem Schaltungsträger verbunden
ist, wobei auf dem Fortsatz ein elektronisches Bauelement angeordnet
ist, und wobei der Fortsatz an einer am Tragelement angeordneten
Positionierfläche
zur Anlage bringbar ist.
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In
an sich ebenfalls bekannter Weise kann die Positionierfläche des
Tragelements beispielsweise relativ zur Oberfläche des Tragelements abgewinkelt
sein. Wenn sodann der Schaltungsträger am Tragelement zur Anlage
gebracht wird, so erhält
der Schaltungsträgerfortsatz
aufgrund der winkligen Stellung der Positionierfläche des
Tragelements ebenfalls eine abgewinkelte Stellung. Die elektrische
Verbindung zwischen dem auf dem Schaltungsträgerfortsatz angeordneten elektronischen
Bauelement und dem Schaltungsträger
verläuft
dabei über
den flexiblen Ver bindungsbereich zwischen Schaltungsträger und
Schaltungsträgerfortsatz.
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Gattungsgemäß zeichnet
sich die Schaltungsträgeranordnung
dadurch aus, dass der flexible Verbindungsbereich zwischen Schaltungsträger und Schaltungsträgerfortsatz
einen Vorratsbogen bildet, und zwar dann, wenn Schaltungsträger bzw.
Schaltungsträgerfortsatz
am Tragelement bzw. an der Positionierfläche zur Anlage gebracht sind.
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Der
Vorratsbogen dient dazu, die Position des Schaltungsträgerfortsatzes
sowie des darauf angeordneten elektronischen Bauelements relativ
zur Positionierfläche
des Tragelements unabhängig
von der Position des Schaltungsträgers relativ zum Tragelement
auch dann noch nachträglich
verändern
zu können,
wenn der Schaltungsträger
beispielsweise bereits fest mit den Tragelement verbunden ist. Dies bedeutet,
dass die Auswirkungen einer Vielzahl von Maßtoleranzen einer aus Schaltungsträger, Tragelement,
Schaltungsträgerfortsatz
und Positionierfläche sowie
elektronischem Bauelement bestehenden Anordnung auch dann noch korrigiert
werden können, wenn
sowohl das Bauelement bereits mit dem Schaltungsträger verlötet, der
Schaltungsträger
am Tragelement angeordnet und mit den Tragelement verbunden ist
sowie der Schaltungsträgerfortsatz
mit dem elektronischen Bauelement an der Positionierfläche des
Tragelements zur Anlage gebracht ist.
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Dies
ist insbesondere dann von entscheidender Bedeutung, wenn der Schaltungsträger mehr
als einen Fortsatz und damit auch mehr als ein elektronisches Bauelement
aufweist. So ist es beispielsweise bei Kraftfahrzeugleuchten bekannt,
Schaltungsträger zu
verwenden, die eine Vielzahl von Fortsätzen aufweisen, auf denen jeweils
ein elektronisches Bauelement, vorliegend eine Leuchtdiode, angeordnet
ist. Wenn ein solcher Schaltungsträger mit dem zugehörigen Tragelement
verbunden wird, so kommen die flexibel bzw. biegsam am Schaltungsträger angebundenen
Schaltungsträgerfortsätze mit
den darauf angeordneten Leuchtdioden jeweils an den zugeordneten
Positionierflächen
zur Anlage.
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Auf
die Anordnung aus Schaltungsträger
mit Leuchtdioden und Tragelement wird schließlich ein Multireflektor montiert,
der eine Vielzahl von Einzelreflektoren aufweist, wobei jeder Einzelreflektor
einer Leuchtdiode zugeordnet ist. Für die ordnungsgemäße Funktion
der Leuchte ist es dabei jedoch notwendig, dass jede einzelne Leuchtdiode
exakt relativ zu dem ihr zugeordneten Einzelreflektor ausgerichtet ist.
Diese separate Ausrichtung jeder einzelnen Leuchtdiode wird bei
diesem Beispiel erfindungsgemäß dadurch
ermöglicht,
dass jeder Leuchtdiode bzw. jedem eine Leuchtdiode tragenden Schaltungsträgerfortsatz
ein Vorratsbogen zugeordnet ist, der die nachträgliche Ausrichtung jeder einzelnen Leuchtdiode
in alle Raumrichtungen unabhängig
von den anderen Leuchtdioden, unabhängig vom Schaltungsträger sowie
unabhängig
von Toleranzen bzw. Wärmeausdehnungen
von Schaltungsträger
bzw. Tragelement erlaubt.
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Für die Erfindung
ist es dabei unerheblich, auf welche Weise die Ausrichtung der einzelnen Leuchtdioden
bzw. elektronischen Bauteile, beispielsweise relativ zu den jeweiligen
Einzelreflektoren eines Multireflektors, schlussendlich erfolgt.
Es ist zu diesem Zweck gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung jedoch an der Positionierfläche des Tragelements ein Positioniervorsprung
angeordnet, der mit einer am Schaltungsträgerfortsatz angeordneten Positionierausnehmung
in formschlüssigen
Eingriff bringbar ist.
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Erfindungsgemäß weist
die Schaltungsträgeranordnung
ein am Tragelement zur Anlage bringbares Justierelement auf. Dabei
ist am Justierelement ein Justiervorsprung angeordnet, der mit einer am
Schaltungsträgerfortsatz
angeordneten Justierausnehmung in formschlüssigen Eingriff bringbar ist. Diese
ist erfindungsgemäß besonders
vorteilhaft, insofern, als die korrekte Ausrichtung der auf den Schaltungsträgerfortsätzen angeordneten
elektronischen Bauelemente auf diese Weise durch das zusätzliche
Justierelement gewährleistet
wird, wodurch sich die Toleranzen nicht nur des Schaltungsträgers und
der Lötverbindung
zwischen Schaltungsträger und
den elektronischen Bauelementen, sondern auch des Tragelements selbst
ausgleichen und korrigieren lassen.
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Ein
solcher Positioniervorsprung, der beispielsweise in Form eines sich über die
Ebene des Tragelements erhebenden Stifts vorliegen kann, kann beim
Zusammenbau von Schaltungsträger
und Tragelement in die zugehörige
Positionierausnehmung des Schaltungsträgerfortsatzes eingreifen und so
die Relativposition von Schaltungsträgerfortsatz und elektronischem
Bauelement relativ zur Positionierfläche des Tragelements gewährleisten.
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Die
Erfindung erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn, wie
dies gemäß weiterer
Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen ist, das elektronische Bauelement ein Lichtwandler
oder Ultraschallwandler ist, bzw. wenn das Justierelement eine Reflektoranordnung,
beispielsweise ein Multireflektor einer Kraftfahrzeug-Rückleuchte,
ist. Denn dann kann beispielsweise zunächst der Schaltungsträger mit
den Leuchtdioden am zugehörigen
Tragelement angeordnet werden, wobei die Leuchtdioden zunächst nur
eine provisorische, ungefähre
Ausrichtung und Positionierung erfahren.
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Die
endgültige,
exakte Ausrichtung und Positionierung der Leuchtdioden erfolgt dann
einfach durch die Montage des Multireflektors, der gleichzeitig
die Aufgabe des Justierelements erfüllt. Die exakte Ausrichtung
und Positionierung der Leuchtdioden erfolgt dabei dadurch, dass
die an jedem Einzelreflektor des Multireflektors angeordneten Justiervorsprünge in die
jeweils am Schaltungsträgerfortsatz angeordneten
Justierausnehmungen eingreifen und somit die Relativposition jedes
einzelnen Schaltungsträgerfortsatzes
bzw. jeder einzelnen Leuchtdiode relativ zu dem ihr zugeordneten
Einzelreflektor herstellen bzw. sicherstellen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist am Justierelement eine Justierausnehmung angeordnet,
die mit einer am elektronischen Bauelement angeordneten Justierkontur
in formschlüssigen
Ein griff bringbar ist. So kann beispielsweise die Außenkontur
eines elektronischen Bauteils selbst, beispielsweise die Außenkontur
einer Leuchtdiode, dazu genutzt werden, die exakte Ausrichtung und
Positionierung des elektronischen Bauteils relativ zum Justierelement
zu gewährleisten.
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Dies
ist insbesondere dadurch vorteilhaft, als auf diese Weise auch noch
die Bestückungs-
bzw. Löttoleranzen
ausgeglichen werden können.
Denn die endgültige
Positionierung des elektronischen Bauteils erfolgt dann nicht mehr über den
Umweg des Schaltungsträgerfortsatzes,
sondern unmittelbar zwischen elektronischem Bauteil und Justierelement, beispielsweise
also unmittelbar zwischen Leuchtdiode und Multireflektor.
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Gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung weist die Schaltungsträgeranordnung sowohl Paarungen
aus Positioniervorsprüngen
und Positionierausnehmungen als auch Paarungen aus Justiervorsprüngen und
Justierausnehmungen bzw. als auch Paarungen aus Justierausnehmungen
und Justierkonturen auf. Dabei bilden jeweils ein Positioniervorsprung
und eine Positionierausnehmung eine lose Passung, während jeweils
ein Justiervorsprung und eine Justierausnehmung, bzw. jeweils eine
Justierausnehmung und eine Justierkontur, eine spielfreie Passung
bilden.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass beim Zusammenbau der Schaltungsträgeranordnung zunächst eine
provisorische, ungefähre
Ausrichtung der elektronischen Bauelemente aufgrund der losen Passung
zwischen den Positioniervorsprüngen
des Tragelements und den Positionierausnehmungen der Schaltungsträgerfortsätze erfolgt.
Anschließend
erfolgt bei der Montage des Justierelements die endgültige, exakte
Ausrichtung der elektronischen Bauelemente infolge der spielfreien
Passung zwischen den Justiervorsprüngen des Justierelements und
den Justierausnehmungen der Schaltungsträgerfortsätze bzw. zwischen den Justierausnehmungen
des Justierelements und den Justierkonturen der elektronischen Bauelemente.
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Gemäß einer
weiteren, bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist der an der Positionierfläche des Tragelements angeordnete
Positioniervorsprung einen Hinterschnitt auf, der den Öffnungsquerschnitt
der Positionierausnehmung des Schaltungsträgerfortsatzes hintergreifend
mit der Positionierausnehmung in Eingriff bringbar ist. Dies ist
insbesondere dadurch vorteilhaft, als auf diese Weise bei der Montage
des Schaltungsträgers
auf dem Tragelement ein provisorisches Einrasten der Schaltungsträgerfortsätze an den
Positionierflächen
des Tragelements erfolgen kann, was den Zusammenbau von Tragelement,
Schaltungsträger
und Justierelement bzw. Multireflektor entscheidend vereinfacht.
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Der
Hinterschnitt des Positioniervorsprungs kann ebenso gut auch nachträglich, d.h.
nachdem der Schaltungsträger
am Tragelement zur Anlage gebracht worden ist, hergestellt werden.
Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erhabene Stirnseite
des zunächst
zylindrischen Positioniervorsprungs beispielsweise durch einen erwärmten Stempel
oder mittels Ultraschallumformung so verformt wird, dass ein Kopf
am Positioniervorsprung ausgebildet und damit der befestigende Hinterschnitt am
Positioniervorsprung hergestellt wird.
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Die
Erfindung lässt
sich verwirklichen unabhängig
von Art, Material und Aufbau des Schaltungsträgers, solange die elektronischen
Bauelemente auf Schaltungsträgerfortsätzen angeordnet
sind, die mittels eines flexiblen bzw. biegsamen Verbindungsbereichs
mit dem Schaltungsträger
verbunden sind. Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind jedoch Schaltungsträger, Schaltungsträgerfortsatz
und flexibler Verbindungsbereich aus einem einstückigen Zuschnitt einer flexiblen
Schaltungsträgerfolie
oder eines biegsamen Schaltungsträgers gebildet. Dies führt zu einer
besonders einfach herstellbaren, robusten, wenig störungsanfälligen und
damit im Ergebnis kostengünstigen
Schaltungsträgeranordnung
mit den erfindungsgemäßen Merkmalen.
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Im
Normalfall kann der Vorratsbogen seine Funktion beispielsweise dadurch
erfüllen,
dass der flexible Verbindungsbereich zwischen Schal tungsträger und
Schaltungsträgerfortsatz
entsprechend dem auszugleichenden Maß vom Tragelement abhebt. Durch
das Abheben des Verbindungsbereichs vom Tragelement ist ein Längenausgleich
jedoch nur in eine Richtung möglich.
Gemäß einer
weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist
das Tragelement deshalb in demjenigen Bereich, in dem bei auf dem
Tragelement montiertem Schaltungsträger der Vorratsbogen des Schaltungsträgers zu
liegen kommt, eine Ausnehmung auf, die den Vorratsbogen aufnehmen
kann. Die Ausnehmung ist dabei vorzugsweise so geformt und ihre
Tiefe so gewählt,
dass sie den Vorratsbogen auch dann aufnehmen kann, wenn dieser
seine maximale aufgrund Maßtoleranzen
und Wärmeausdehnungen
zu erwartende Größe erreicht.
Dies dient einer möglichst
kräftefreien
Lagerung der Schaltungsträgerfortsätze und
damit der elektronischen Bauelemente auf den Positionierflächen des
Tragelements, was im Ergebnis die Montage der Schaltungsträgeranordnung erleichtert
und die Genauigkeit der Positionierung der elektronischen Bauelemente
weiter erhöht.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele
darstellender Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in
schematischer seitlicher Schnittdarstellung einen Ausschnittsbereich
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsträgeranordnung;
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2 in
einer 1 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform
einer Schaltungsträgeranordnung
mit einem Multireflektor;
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3 in
schematischer perspektivischer Darstellung den Schaltungsträger der
Schaltungsträgeranordnung
gemäß 2;
und
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4 in
einer 3 entsprechenden Darstellung die Schaltungsträgeranordnung
gemäß 2 bei
abgenommenem Multireflektor.
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1 zeigt
in schematischer Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer Ausführungsform
der Schaltungsträgeranordnung
gemäß der vorliegenden Erfindung.
Man erkennt zunächst
ein Tragelement 1 und ein Justierelement 2. Zwischen
Tragelement 1 und Justierelement 2 ist auf dem
Tragelement 1 ein Schaltungsträger 3 angeordnet.
Der Schaltungsträger 3 besitzt
einen Schaltungsträgerfortsatz 4,
auf dem ein elektronisches Bauelement 5, vorliegend eine
Leuchtdiode 5, angeordnet ist. Der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit
der Leuchtdiode 5 ist mittels eines flexiblen Verbindungsbereichs 6 mit
dem Schaltungsträger 3 verbunden.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der gesamte
Schaltungsträger 3 einschließlich flexiblem
Verbindungsbereich 6 und Schaltungsträgerfortsatz 4 durch
einen einstückigen
Zuschnitt aus einem flexiblen bzw. biegefähigen Schaltungsträgermaterial
gebildet. Das Tragelement 1 besitzt eine Positionierfläche 7,
auf der der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit
der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 zur Anlage kommt.
Die Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 mit
der Leuchtdiode 5 auf der Positionierfläche 7 erfolgt durch
den das Justierelement 2 bildenden Reflektor 2,
der zur Bündelung
des von der Leuchtdiode 5 abgestrahlten Lichts in der gewünschten
Richtung dient.
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Die
Positionierfläche 7 des
Tragelements 1 weist einen zylindrischen Positioniervorsprung 8 auf, der
mit einer zum Positioniervorsprung 8 formkorrespondierenden
Positionierausnehmung 9 des Schaltungsträgerfortsatzes 4 in
Eingriff kommt, wenn der Schaltungsträgerfortsatz 4 auf
der Positionierfläche 7 zur
Anlage gebracht wird. Dabei sind jedoch die Durchmesser der Positionierausnehmung 9 des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw.
des Positioniervorsprungs 8 der Positionierfläche 7 so
gewählt,
dass Positionierausnehmung 9 und Positioniervorsprung 8 eine
lose Passung mit einem gewissen radialen Spiel bilden.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass die Passung zwischen Positionierausnehmung 9 und Positioniervorsprung 8 für eine erste,
ungefähre
Justierung und Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und
damit der Leuchtdiode 5 relativ zur Positionierfläche 7 des
Tragelements 1 sorgt, sobald der Schaltungsträger 3 mit
dem die Leuchtdiode 5 tragenden Schaltungsträgerfortsatz 4 am
Tragelement 1 zur Anlage gebracht wird. Die endgültige, exakte
Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw.
der Leuchtdiode 5 erfolgt bei der Montage des Reflektors 2,
und zwar dadurch, dass der am Reflektor 2 schaltungsträgerseitig
angeordnete Justiervorsprung 10 mit einer weiteren am Schaltungsträgerfortsatz 4 angeordneten
Ausnehmung, der Justierausnehmung 11, in Eingriff kommt.
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Dabei
sind die Durchmesser des konischen Justiervorsprungs 10 des
Reflektors 2 bzw. der Justierausnehmung 11 des
Schaltungsträgerfortsatzes 4 so
gewählt,
dass sich beim Eingriff des Justiervorsprungs 10 in die
Justierausnehmung 11 eine spielfreie Passung und somit
eine exakte Ausrichtung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 relativ
zum Reflektor 2 ergibt. Dies bedeutet mit anderen Worten,
dass bei der Montage des Reflektors 2 eine selbsttätige exakte
Ausrichtung der am Schaltungsträgerfortsatz 4 befestigten
Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 erfolgt.
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Eine
exakte Ausrichtung der Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 ist
entscheidend für
die Lichtausbeute und Leuchtdichtenverteilung einer hochwertigen
Reflektorleuchte. Die selbsttätige
Ausrichtung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und
der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 bei der Montage des
Reflektors 2 wird auch dadurch unterstützt, dass der Justiervorsprung 10 des
Reflektors 2 kegelstumpfförmig ist, so dass anfängliche
Fehlstellungen des Schaltungsträgerfortsatzes 4 relativ
zum Reflektor 2 durch Gleiten der Kante der Justierausnehmung 11 des
Schaltungsträgerfortsatzes 4 an
der schrägen Oberfläche des
kegelstumpfförmigen
Justiervorsprungs 10 selbsttätig ausgeglichen werden können.
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Der
am Reflektor 2 angeordnete Justiervorsprung 10 kommt
bei der Montage des Reflektors 2 am Tragelement in einer
Ausnehmung 12 des Tragelements 1, die die Positionierfläche 7 des
Tragelements 1 durchdringt, zu liegen. Der Durchmesser
dieser Ausnehmung 12 des Tragelements 1 ist dabei wiederum
größer als
der Durchmesser des Justiervorsprungs 10 des Reflektors 2,
so dass auch bei montiertem Reflektor 2 Relativbewegungen
zwischen Reflektor 2 und Tragelement 1 möglich sind. Treten
solche Relativbewegungen zwischen Reflektor 2 und Tragelement 1 auf,
wie dies beispielsweise bei unterschiedlicher Erwärmung von
Reflektor 2 und Tragelement 1 der Fall sein kann,
so folgt der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit
der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 nicht der Position
des Tragelements 1, sondern der Position des Reflektors 2.
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Somit
ist die exakte Ausrichtung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw.
der Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2, unabhängig sowohl
von der anfänglichen
als auch von einer hiervon etwa abweichenden späteren Position des Tragelements 1,
stets gewährleistet.
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Um
die Toleranzen der Bestandteile der Schaltungsträgeranordnung, insbesondere
Toleranzen des Schaltungsträgers 3,
des Tragelements 1 und der Reflektorbefestigung sowohl
beim Zusammenbau der Schaltungsträgeranordnung als auch im späteren Betrieb
der Schaltungsträgeranordnung stets
mit Sicherheit aufnehmen zu können,
bildet die flexible Verbindung 6 zwischen Schaltungsträger 3 und
Schaltungsträgerfortsatz 4 einen
Vorratsbogen 6. Zur Aufnahme des Vorratsbogens 6 weist
das Tragelement 1 am Grund der Positionierfläche 7 eine Ausnehmung 13 auf,
die den Vorratsbogen 6 aufnehmen kann.
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Dies
bedeutet mit anderen Worten, dass beispielsweise die im Betrieb
der Schaltungsträgeranordnung
unvermeidlichen Wärmeausdehnungen
von Tragelement 1, Reflektor 2 oder Schaltungsträger 3 durch
entsprechende Streckung oder Beugung des Vorratsbogens 6 ausgeglichen
werden können.
Auf diese Weise bleibt die exakte Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und
der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 auch bei
Relativbewegungen zwischen den Baugruppen der Schaltungsträgeranordnung
stets erhalten, und es entstehen dennoch keine schädlichen
Materialspannungen, insbesondere nicht im Bereich von Schaltungsträgerfortsatz 4 und
Leuchtdiode 5.
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Dieser
Toleranzausgleich ist dabei nicht auf solche Bewegungen beschränkt, die
sich innerhalb der Zeichnungsebene der 1 abspielen.
Vielmehr können
dank des Vorratsbogens 6 auch Relativbewegungen zwischen
Schaltungsträgerfortsatz 4 mit Leuchtdiode 5 und
Schaltungsträger 3 bzw.
Tragelement 1 ausgeglichen werden, die senkrecht zur Zeichnungsebene
der 1 verlaufen. Zum Ausgleich solcher Relativbewegungen
senkrecht zur Zeichnungsebene der 1 wird der
Vorratsbogen 6 bei gleich bleibender Krümmung geringfügig tordiert.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform
einer Schaltungsträgeranordnung.
Man erkennt zunächst
ein Tragelement 1 mit fünf
im Schnitt dargestellten, erhabenen Positionierflächen 7.
Von der Schnittebene der 2 umfasst sind ferner fünf Leuchtdioden 5 sowie
fünf Reflektoren 2,
die zu einem Multireflektor einer Kraftfahrzeugleuchte gehören. Anhand
der Darstellung der 2 wird deutlich, welche Bedeutung
die erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung
beispielsweise für
die Ausführung
qualitativ hochwertiger Kraftfahrzeugleuchten besitzt. Denn bereits
bei einer Kraftfahrzeugleuchte, die, wie in 2 dargestellt,
beispielsweise fünf
in einer Linie angeordnete Leuchtdioden 5 aufweist, die mit
demselben Schaltungsträger 3, 4 verbunden
bzw. auf demselben Schaltungsträger 3, 4 angeordnet sind,
können
sich die in Herstellung bzw. insbesondere im Betrieb auftretenden
Toleranzen bis in eine Größenordnung
von mehreren Millimetern addieren.
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Solche
Toleranzen bzw. Verschiebungen treten insbesondere dann auf, wenn
verschiedene Bestandteile beispielsweise einer Fahrzeugrückleuchte im
Betrieb unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Das ist, lediglich
beispielsweise, regelmäßig dann der
Fall, wenn ein verhältnismäßig kaltes
Fahrzeug starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird, wodurch sich
die Fahrzeugoberfläche
und damit auch die Oberfläche
der Rückleuchte
mit dem Multireflektor 2 stark erwärmt und damit ausdehnt, während das tiefer
im Fahrzeug liegende Tragelement 1 mit dem darauf angeordneten
Schaltungsträger 3 eine
niedrigere Temperatur aufweist. Selbstverständlich kann aber auch die von
den elektronischen Bauelementen des Schaltungsträgers selbst erzeugte Wärme entsprechende
Längenänderungen
des Schaltungsträgers
oder anderer Baugruppen einer Schaltungsträgeranordnung verursachen, die
jedoch durch die erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung
vollständig
ausgeglichen werden können.
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Ferner
in 2 erkennbar sind im Bereich 14 angeordnete
weitere elektronische Bauelemente. Diese elektronischen Bauelemente 14 dienen
der Ansteuerung der auf den Positionierflächen 7 des Tragelements 1 angeordneten
Leuchtdioden 5 und befinden sich ebenfalls auf dem einstückigen Schaltungsträger 3,
auf dem im Bereich der Schaltungsträgerfortsätze 4 die Leuchtdioden 5 angeordnet
sind. Die weiteren elektronischen Bauelemente 14 kommen
beim Zusammenbau von Schaltungsträger 3, 4 und
Tragelement 1 auf der Rückseite
des Tragelements 1 zu liegen, indem der Schaltungsträger 3 im Bereich 15 zeichnungsbezogen
hinter der dortigen Positionierfläche 7 um eine dort
angeordnete, in
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2 verdeckte
und damit nicht sichtbare abgerundete Kante des Tragelements 1 herumgeführt bzw.
herumgebogen wird.
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3 zeigt
den Schaltungsträger 3 der Schaltungsträgeranordnung
gemäß 2 im
flachen, noch nicht gebogenen Zustand vor dem Biegen bzw. vor der
Montage auf dem Tragelement 1. Man erkennt insbesondere
die Schaltungsträgerfortsätze 4,
die mit jeweils einer Leuchtdiode 5 bestückt sind. Jeder
Schaltungsträgerfortsatz 4 weist
erkennbar jeweils eine Positionierungsausnehmung 9 und
eine Justierausnehmung 11 auf. Dabei dient die Positionierungsausnehmung 9 wie
oben beschrieben dem provisorisch fixierenden Eingriff des Positioniervorsprungs 8 der
Positi onierfläche 7 am
Tragelement 1. Die Justierausnehmung 11 hingegen
dient mittels Eingriff des am Reflektor 2 gemäß 1 angeordneten
Justiervorsprungs 10 der endgültigen exakten Justierung und
Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw.
der Leuchtdiode 5 relativ zum zugehörigen Reflektor 2.
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Aus 3 geht
ferner hervor, dass der Schaltungsträger 3 neben den in 2 erkennbaren fünf Schaltungsträgerfortsätzen 4 mit
den darauf angeordneten fünf
Leuchtdioden 5 weitere vier Gruppen von Schaltungsträgerfortsätzen 4 mit
den jeweils zugehörigen
Leuchtdioden 5 umfasst, wobei die fünf Gruppen durch fünf fingerartige
Streifen des Schaltungsträgers 3 gebildet
werden. Auf diese Weise sind auf dem in 3 abgebildeten
Schaltungsträger 3 insgesamt
25 Leuchtdioden angeordnet. Die weiteren elektronischen Bauteile 14,
die auf dem Schaltungsträger
im zeichnungsbezogen linken Flächenbereich 14 angeordnet
sind, gehören
zur Ansteuerelektronik für
die Leuchtdioden. Bei 16 befindet sich der Stecker zum
Anschluss des Versorgungs- bzw. Ansteuerungskabels für den Schaltungsträger 3 bzw. für die Kraftfahrzeugleuchte.
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4 schließlich zeigt
die Schaltungsträgeranordnung
gemäß 2 in
perspektivischer Darstellung, wobei in der Darstellung der 4 zur
besseren Erkennbarkeit des Aufbaus der Schaltungsträgeranordnung
die Reflektoren 2 der Leuchtdioden 5 bzw. der
Multireflektor weggelassen wurde.
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Man
erkennt zunächst
das Tragelement 1, das insgesamt 25 winklig angestellte
Positionierflächen 7 aufweist,
wobei jeder Positionierfläche 7 ein Schaltungsträgerfortsatz 4 mit
der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 zugeordnet ist. Die
gekrümmte Kontur
des Tragelements 1 entspricht dabei beispielsweise dem
gekrümmten
Verlauf des Karosseriehecks eines Kraftfahrzeugs, während die
winklige Anordnung der Positionierflächen 7 auf dem Tragelement 1 dafür sorgt,
dass jede der 25 Leuchtdioden 5 in die vorgesehene Leuchtrichtung
abstrahlt.
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Auf
dem Tragelement 1 der 4 ist der
flexible bzw. entsprechend gebogene Schaltungsträger 3 gemäß 3 angeordnet.
Dabei kommt auf jeder Positionierfläche 7 des Tragelements 1 ein
Fortsatz 4 des Schaltungsträgers 3 mit der darauf
angeordneten Leuchtdiode 5 zur Anlage. Man erkennt die
beidseitig jeder Leuchtdiode 5 angeordneten Paare aus jeweils
einer Positionierausnehmung 9 und einer Justierausnehmung 11.
In die Positionierausnehmung 9 greift bereits jeweils der
zugeordnete Positioniervorsprung 8 der jeweiligen Positionierfläche 7 ein
und hält
so den jeweiligen Schaltungsträgerfortsatz 4 mit
der jeweiligen Leuchtdiode 5 provisorisch in der Nähe der vorgesehenen
Endstellung.
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Die
endgültige
und exakte Justierung der Schaltungsträgerfortsätze 4 mit den darauf
angeordneten Leuchtdioden 5 erfolgt bei der Montage des
in 4 nicht dargestellten Multireflektors 2,
der zeichnungsbezogen von der linken Seite her an Tragelement 1 und
Schaltungsträger 3, 4 zur
Anlage gebracht wird. Dabei greift für jede der 25 Leuchtdioden 5 der
Justiervorsprung 10 des jeweiligen Einzelreflektors 2 spielfrei
in die Justierausnehmung 11 des jeweiligen Schaltungsträgerfortsatzes 4 ein
und sorgt so für
eine exakte Ausrichtung und Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und
der Leuchtdiode 3 relativ zum zugeordneten Einzelreflektor 2.
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Aus 4 geht
außerdem
anschaulich hervor, auf welche Weise der flexible Schaltungsträger 3, 4 gemäß 3 einen
großen
Teil der Oberfläche des
Tragelements 1 bedeckend bzw. umschmiegend auf den gewölbten bzw.
gekrümmten
Oberflächenbereichen
des Tragelements 1 zur Anlage gebracht ist. Bei 15 umschmiegt
jeweils einer der fingerartigen Streifen des Schaltungsträgers 3 gemäß 3 die dort
befindliche abgerundete Kante 15 des Tragelements 1,
wodurch die Verbindung zwischen den fünf Leuchtdiodengruppen mit
dem sich auf der Rückseite des
Tragelements 1 befindlichen Flächenbereich 14 des
Schaltungsträgers 3 hergestellt
wird. Dort befinden sich, wie auch bereits in den 2 und 3 dargestellt,
die Bauteile der Ansteuerelektronik 14 für die Leuchtdioden 5 des
Schaltungsträgers 3.
Außerdem
ist in diesem Bereich auch der ebenfalls in 3 zu sehende
Anschlussstecker 16 der Schaltungsträgeranordnung bzw. der Kraftfahrzeugleuchte 1, 2, 3 angeordnet.
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Die
Befestigung des Schaltungsträgers 3 auf der
gekrümmten
Oberfläche
des Tragelements 1 kann beispielsweise durch Kleben oder
durch eine Mehrzahl in 4 nicht dargestellter Rastelemente erfolgen,
die in eine ebenso große
Anzahl von in 4 ebenfalls nicht dargestellten
Rastausnehmungen des Schaltungsträgers 3 eingreifen.
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Im
Ergebnis wird somit deutlich, dass es dank der erfindungsgemäßen Schaltungsträgeranordnung
nun möglich
ist, elektronische Bauelemente, insbesondere Leuchtdioden, mit großen räumlichen Freiheitsgraden
anzuordnen, wobei auf einem einzigen gemeinsamen Schaltungsträger sowohl
eine Vielzahl an Leuchtdioden als auch die gesamte Ansteuerelektronik
untergebracht werden kann.
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Dabei
wird dank der Erfindung gleichzeitig sichergestellt, dass die elektronischen
Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden, unabhängig von etwaigen Toleranzketten
oder thermischen Längenänderungen
von Bestandteilen der Schaltungsträgeranordnung stets die exakte
vorgesehene Position und Ausrichtung, beispielsweise relativ zu
einem Einzelreflektor eines Multireflektors, beibehalten.
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Auf
diese Weise lassen sich unter anderem äußerst hochwertige Kraftfahrzeugleuchten
realisieren, die bei hoher Betriebssicherheit dank hoher Funktionsintegration
zudem kostengünstig
zu fertigen sind und darüber
hinaus große
konstruktive und gestalterische Freiheitsgrade erlauben.