EP2588800B1

EP2588800B1 - LICHTMODUL FÜR EINE AUßENLEUCHTE

Info

Publication number: EP2588800B1
Application number: EP12750544.4A
Authority: EP
Inventors: Alexander Kerpe; Frank BÖSCH; Waldemar Kurkofka
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: PL2588800T3; CN103732982A; DK2588800T3; ES2527572T3; DE102011052583A1; EP2588800A1; WO2013020842A1; MX2014001484A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Außenleuchte, eine Außenleuchte, aufweisend zumindest ein Lichtmodul, sowie ein Verfahren für die Positionierung einer Vielzahl optischer Systeme eines Lichtmoduls.

Stand der Technik

Lichtmodule für Außenleuchten sind grundsätzlich bekannt. Sie weisen häufig eine Vielzahl von Leuchtmitteln auf, die hinter einer Abschlussscheibe angeordnet sind. Um eine definierte und gerichtete Ausleuchtung durch ein solches Lichtmodul zu erzeugen, sind häufig optische Systeme vorgesehen oder sogar notwendig, um den Strahlengang des erzeugten Lichts zu beeinflussen. Insbesondere bei Leuchtmitteln in Form von LEDs ist ein solches optisches System, z.B. in Form von Linsen, zwingend erforderlich. Bei bekannten Lichtmodulen sind die einzelnen Leuchtmittel in Form von LEDs häufig auf Platinen angeordnet. Um mit jeder LED die gewünschte, insbesondere die gleiche Lichtverteilung zu erreichen, ist es notwendig, dass für jedes einzelne Leuchtmittel, also insbesondere für jede LED, ein eigenes optisches System in Form einer eigenen Linse oder eines Reflektors vorgesehen wird. Bekannte Vorrichtungen lösen dies dadurch, dass auf der Platine direkt auf jedem Leuchtmittel ein optisches System angeordnet wird. Werden also beispielsweise 64 Leuchtmittel verwendet, so sind 64 Einzelteile in Form von 64 optischen Systemen notwendig, die auf den jeweiligen Leuchtmitteln platziert werden.
US 7,914,162 B1 beschreibt eine LED-Lampe für Kraftfahrzeuge. Die Lampe hat ein Gehäuseunterteil mit Positionierhilfen zur Ausrichtung einer mit LEDs bestückten Platine. In Abstrahlrichtung schließt sich an die Platine zunächst ein Heizelement, dann eine Reflektorscheibe und schlussendlich eine transparente Abdeckung mit Fresnelllinsen an. Die Elemente werden jeweils durch Positionierhilfen zueinander ausgerichtet. Die Ausrichtung der Platine erfolgt aber nicht relativ zur Abschlussscheibe, sondern zum Gehäuseunterteil durch Führungsstifte an der Innenseite des Gehäuseunterteils und dazu komplementäre Ausnehmungen in der Platine.
US 2005/0046950 A1 beschreibt ein hochintegriertes mikrooptisches Bauelement zur Herstellung von Bildern durch die Belichtung fotosensitiver Materialien. Das Baulement hat einen Siliziumträger mit nebeneinander angeordneten Leuchtdioden. In Abstrahlrichtung vor dem Siliziumträger ist eine Abschlussscheibe mit darin angeordneten Linsen, wobei jeder LED eine Linse zugeordnet ist. Um die LEDs relativ zu den Linsen auszurichten, hat der Siliziumträger mindestens zwei Nuten, in die dazu komplementäre Vorsprünge der Abschlussscheibe eingreifen.
US 2008/0273327 A1 zeigt eine LED-Leuchte mit einer Platine, auf der LEDs angeordnet sind. Vor jeder LED ist eine separate Linse angeordnet. Die separaten Linsen sitzen in Öffnungen einer Silikondichtung. Das Gehäuse wird durch eine Abdeckung verschlossen. Eine präzise Relativpositionierung der Abschlussscheibe zur Platine ist wegen der zwischen diesen beiden Bauteilen angeordneten flexiblen Dichtung nicht möglich.
US 2009/0046460 A1 offenbart eine LED-Straßenleuchte mit einem Gehäuseunterteil, das eine Platine haltert, auf der LEDs angeordnet sind. In Abstrahlrichtung vor den LEDs sind Linsen, die durch einen Linsenhalter befestigt sind. Das Gehäuse wird nach vorne durch eine Abschlussscheibe ohne optische Elemente verschlossen.
US 2011/0032707 A1 beschreibt eine Lampe mit einem Gehäuseunterteil, das Leiterplatten mit LEDs haltert. In Lichtabstrahlrichtung sind vor den LEDs Linsenträger mit Linsen angeordnet. Eine Abschlussscheibe ohne optische Elemente schließt das Gehäuse nach vorne ab.
EP 1 925 876 A1 beschreibt eine LED-Leuchte mit LED-Modulen und diesen zugeordneten Primär- und Sekundäroptiken. Wie üblich, werden die LED-Module und die Primär- und Sekundäroptiken zueinander ausgerichtet, jedoch offenbart D7 weder eine Abschlussscheibe mit optischen Systemen für die LEDs, noch Positioniermittel an einer Abschlussscheibe.
US 2011/014736 A1 ist der nächstliegende Stand der Technik und zeigt ein Gehäuseunterteil auf dem eine Platine mit LEDs angeordnet ist. Eine Abschlussscheibe mit darin angeordneten Linsen schließt das Gehäuse ab. Auf der Innenseite der Abschlussscheibe sind vier Vorsprünge 14 angeordnet, die in je eine Ausnehmung 24 der Platine eingreifen und somit die Abschlussscheibe und die Platine gegeneinander ausrichten.
WO 2010/119580 A1 beschreibt ein Leuchtmodul mit einem Gehäuse, das nach vorne durch eine lichtdurchlässige Abschlussscheibe abgeschlossen ist. In dem Gehäuse ist ein Träger auf dem eine Vielzahl von Lichtquellenmodulen angeordnet sind. Jedes Lichtquellenmodul hat eine Platine auf der LEDs angeordnet sind. Vor den LEDs sitzt ein katadioprisches Element mit Reflektor-Linsenstrukturen zum Parallelisieren des von den LEDs emittierten Lichts. Die Ausrichtung der Reflektor-Linsenstruktur relativ zur Platine erfolgt durch zwei Zapfen die in komplementären Ausnehmungen in der Platine eingreifen. Jeder dieser Zapfen positioniert die Reflektor-Linsensanordnung in zwei Achsen und würde als einziges Positioniermittel eine Rotation der Platine relativ zum Reflektor-Linsenelement sowie einer Verschiebung entlang der Zapfenachse ermöglichen. Als weiteres Positioniermittel hat die Reflektor-Linseneinheit Schraubsockel sowie Abstandshalter. Diese positionieren die Reflektor-Linseneinheit jeweils in einer und zwar genau derselben Achse.
US 2011/0043120 beschreibt einen Scheinwerfer für Flugzeuge. Der Scheinwerfer hat ein Gehäuseunterteil das nach vorne durch eine transparente Abschlussscheibe abgeschlossen wird. In dem Gehäuse sitzt eine Platine auf der "LED arrays" mit mehreren LEDs angeordnet sind. Zwischen den "LED arrays" und der Abschlussscheibe ist ein Linsenarray angeordnet, wobei jedem "LED array" eine Linse zugeordnet ist.
EP 2 206 945 A1 zeigt eine Außenleuchte mit einem Gehäuse, in dem eine mit LEDs bestückte Platine angeordnet ist. Vor den LEDs ist eine Abschlussscheibe angeordnet, welches eine Vielzahl von Linsen aufweist, wobei jeder LED genau eine Linse zugeordnet ist. Die Positionierung der Platine relativ zur Abschlussscheibe erfolgt zum einen durch parallel zur Platine angeordnete bezugszeichenlose Anlageflächen, d.h. durch eine Positionierung in einer Achse, sowie dadurch dass die Abschlussscheibe die Platine seitlich übergreift, wodurch die Platine in zwei Achsen positioniert wird.
Der Versuch eines gemeinsamen optischen Systems für alle Leuchtmittel scheitert daran, dass ein einzelnes optisches System für alle Leuchtmittel nicht die notwendige Toleranzgenauigkeit mit sich bringt. So verketten sich Toleranzungenauigkeiten von Leuchtmittel zu Leuchtmittel, so dass spätestens nach einer Mehrzahl von Leuchtmitteln eine Ungenauigkeit besteht, die die gewünschte definierte Lichtausrichtung durch die Beeinflussung des Strahlengangs nicht mehr gewährleisten kann.
Ein weiterer Nachteil bekannter Systeme ist es, dass neben der Unmöglichkeit der Vereinfachung die hohe Komplexität der Vielzahl einzelner optischer Syste-me zu einem erhöhten Montageaufwand und einem erhöhten Fertigungsaufwand führt. Auch die höhere Komplexität des gesamten Systems bringt die Gefahr einer reduzierten Funktionalität mit sich.

Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung zumindest teilweise die voranstehend beschriebenen Nachteile bekannter Lichtmodule zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Lichtmodul für eine Außenleuchte, sowie eine Außenleuchte aufweisend ein Lichtmodul und ein Positionierungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches in kostengünstiger und einfacher Weise ein einziges Bauteil mit einer Vielzahl optischer Systeme in möglichst genauer Ausrichtung auf die Vielzahl der Leuchtmittel ermöglicht.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Lichtmodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch eine Außenleuchte mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 8. Weitere Merkmale 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 beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Außenleuchte sowie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Ein erfindungsgemäßes Lichtmodul für eine Außenleuchte weist eine Platinenaufnahme und zumindest eine in der Platinenaufnahme angeordnete Platine auf. Auf der Platine ist eine Vielzahl von Leuchtmitteln, insbesondere in Form von LEDs (Light Emitting Diodes) angeordnet. Um die Platine sowie die Leuchtmittel zu schützen, ist eine Abdeckung vorgesehen, welche die Platinenaufnahme sowie die darin angeordnete Platine abdeckt und eine Abschlussscheibe aufweist. Die Abschlussscheibe ist zumindest teilweise lichtdurchlässig, um das vom Leuchtmittel erzeugte Licht hindurch zulassen. Die Abschlussscheibe kann insbesondere aus Kunststoff oder Glas gefertigt sein, um die gewünschte Lichtdurchlässigkeit zu erzeugen.
Ein erfindungsgemäßes Lichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass in der Abschlussscheibe für jedes Leuchtmittel ein optisches System für die Beeinflussung des Strahlengangs durch die Abschlussscheibe angeordnet ist. Weiter weist die Abdeckung wenigstens drei Positioniermittel für eine bestimmte Positionierung der Abschlussscheibe relativ zur Platine auf. Unter der Beeinflussung des Strahlengangs durch die Abschlussscheibe ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Beugen und/oder Reflektieren eines Lichtstrahls zu verstehen, welcher von einem Leuchtmittel erzeugt worden ist. Dabei ist eine Zuordnung zu erkennen zwischen jedem optischem System und jedem Leuchtmittel. Sind zum Beispiel 64 Leuchtmittel vorhanden, so sind auch 64 optische Systeme in der Abschlussscheibe angeordnet. Dabei können die optischen Systeme sowohl einstückiger, also integraler oder monolithischer Bestandteil der Abschlussscheibe sein, oder aber separat von dieser Abschlussscheibe nur an der Abschlussscheibe befestigt sein.
Eine bestimmte Positionierung ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung von einer bestimmten Lagerung zu unterscheiden. Unter einer bestimmten Positionierung ist zu verstehen, dass eine Relativbewegung zwischen Platine und Abschlussscheibe nicht mehr möglich ist. Dabei wird insbesondere eine Relativbewegung in allen drei Achsen, wie auch eine Relativrotation um die drei Achsen verhindert. Damit wird die Positionierung festgelegt, wobei eine Trennung der Funktionalität der Abdeckung von der Funktionalität der Positionierung besteht. Auf diese Weise kann die Abdeckung erfolgen, und insbesondere auch ein Abdichten des Innenraums zwischen der Abdeckung und der Platinenaufnahme möglich werden. Gleichzeitig und unabhängig davon findet die Positionierung über die drei Positioniermittel statt. Die drei Positioniermittel sind dabei derart angeordnet, dass sie insbesondere eine Positionierung mit möglichst geringen Toleranzbereichen ermöglichen. Dabei werden die Position und der Abstand zwischen den einzelnen Positioniermitteln so gewählt, dass sich möglichst kurze Toleranzketten ergeben. Im Gegensatz zu bekannten Lichtmodulen kann durch die erfindungsgemäße Anordnung der drei Positioniermittel eine bestimmte Positionierung erzielt werden, ohne dass hohe Toleranzfehlerketten auftreten. Auf diese Weise wird es möglich, die Vielzahl der optischen Systeme in der Abschlussscheibe vorzusehen, so dass gemeinsam mit der Abdeckung und damit auch gemeinsam mit der Abschlussscheibe alle optischen Systeme gleichzeitig platziert werden. Dies reduziert die Komplexität der Montage. Da darüber hinaus nur noch ein einziges Bauteil, nämlich die Abdeckung mit der Abschlussscheibe, montiert werden muss, wird auch der Aufwand für die Herstellung reduziert, da im Vergleich dazu beim Stand der Technik 64 Einzelschritte mit 64 einzelnen optischen Systemen als 64 einzelne Bauteile aufgebracht werden musste.
Die Abdichtung der Abdeckung bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul erfolgt zum Beispiel durch Kleber oder durch einen O-Ring, so dass in den Kontaktbereichen zwischen der Abdeckung und der Platinenaufnahme darüber hinaus eine Abdichtung erfolgt. Der Kleber ist dabei zusätzlich als Befestigungsmittel zu verstehen, so dass die Abdeckung in der abdeckenden Position durch den ausgehärteten Kleber gehalten werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann die Abdeckung und wie auch die Abschlussscheibe jeweils mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere sind diese jedoch zu einer Einheit verbunden, die entweder kraftschlüssig, stoffschlüssig oder sogar integral beziehungsweise monolithisch ausgeführt sein kann. Die einzelnen Positioniermittel sind vorzugsweise mit Einlaufschrägen beziehungsweise Einführhilfen versehen, die ein noch leichteres Positionieren, insbesondere das Einführen der Positioniermittel in entsprechende Gegenpositionen, ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist zumindest ein Positioniermittel für eine Positionierung in drei Achsen, zumindest ein Positioniermittel für eine Positionierung in zwei Achsen und zumindest ein Positioniermittel für eine Positionierung in einer Achse ausgebildet. Mit anderen Worten handelt es sich um eine sogenannte 3, 2,1-Positionierung, wobei eine Positionierung in drei Achsen, eine in zwei Achsen und eine in einer Achse erfolgt. Dabei kann zum Beispiel bei einer Bezeichnung der Achsen mit X, Y und Z eine Positionierung dreimal in der Z-Achse, zweimal in der Y-Achse und einmal in der X-Achse erfolgen. Selbstverständlich können die Achsen auch unterschiedlich benannt sein beziehungsweise unterschiedliche Verteilungen auftreten. Entscheidend ist jedoch die Ausbildung der 3, 2, 1- Positionierung für diese Ausführungsform. Dabei ist unter dieser 3, 2, 1- Positionierung ein Minimum zu verstehen, um die erfindungsgemäße bestimmte Positionierung zu erzielen. Durch das Festlegen der Positionierung dreimal zum Beispiel in Z-Achse, wird sozusagen ein Dreibein realisiert, wie dies bei Stühlen und Tischen bekannt ist. Um darüber hinaus ein Verschieben und ein Kippen des Dreibeins zu verhindern, sind zusätzlich noch die zweifache Positionierung in der Y-Achse und die einfache Positionierung zum Beispiel in der X-Achse vorgesehen. Hier ist gut zu erkennen, dass sich eine bestimmte Lagerung von einer bestimmten Positionierung unterscheidet. So ist für eine bestimmte Positionierung eine Vielzahl von weiteren Festlegungen notwendig, als dies für eine bestimmte Lagerung, zum Beispiel in Form eines Dreibeins, der Fall ist.
Ein erfindungsgemäßes Lichtmodul kann dahingehend weitergebildet sein, dass wenigstens zwei Positioniermittel für eine Positionierung in einer Achse und wenigstens zwei Positioniermittel für eine Positionierung in zwei Achsen im gleichen oder im Wesentlichen gleichen Abstand zu dem Positioniermittel für eine Positionierung in drei Achsen angeordnet sind. Mit anderen Worten erfolgt hier eine Verdopplung über das notwendige Maß der Positionierung hinaus. Insbesondere um die Toleranzketten noch weiter zu reduzieren und dementsprechend Fehleranfälligkeiten zu minimieren, kann diese Ausführungsform eingesetzt werden. Darüber hinaus erzielt es einen positiven optischen Effekt, wenn eine im Wesentlichen symmetrische Anordnung der Positioniermittel zueinander erfolgt. Da es sich bei der Abschlussscheibe um ein zumindest teilweise transparentes Bauteil handelt, wird die Anordnung der jeweiligen Positioniermittel von außen her sichtbar. Die Symmetrie ist dabei eine besonders gefällige optische Anordnung der einzelnen Positioniermittel zueinander. Dabei ist hier eigentlich eine statische Überbestimmung vorgesehen, die jedoch aus Stabilitätsgesichtspunkten große Vorteile mit sich bringt. Insbesondere mit Blick auf mögliche thermische Spannungen in den einzelnen Bauteilen und dementsprechend damit einhergehende Verschiebungen der einzelnen Bauteile ist eine solche Vervielfachung der einzelnen Positioniermittel ebenfalls vorteilhaft.
Auch von Vorteil kann es sein, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul die Platine jedem Positioniermittel zugeordnet eine Positionieröffnung aufweist, durch welche hindurch sich das jeweilige Positioniermittel erstreckt. Mit anderen Worten ergibt sich die Möglichkeit der Positionierung hier durch die Korrelation zwischen Positioniermittel und Positionieröffnung. Insbesondere die Art der Positionieröffnung ist dabei an die Art der jeweiligen Positionierung, also insbesondere an die Anzahl der Positionierachsen, angepasst. Durch die Anordnung von Positionieröffnungen in Relation zu den Positioniermitteln kann das Hindurchragen der Positioniermittel erzielt werden, wodurch die gesamte Ausbildung des Lichtmoduls noch flacher gestaltet werden kann. Ein flacheres Lichtmodul, durch die Verschachtelung der einzelnen Bauteile führt dazu, dass ein geringerer Bauraum in der Außenleuchte, wie auch ein geringerer Platzbedarf bei Lagerung und Transport des Lichtmoduls erforderlich wird.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul zumindest eine Positionieröffnung die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels in einer Achse beschränkt, zumindest eine Positionieröffnung die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels in zwei Achsen beschränkt und zumindest eine Positionieröffnung die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels in drei Achsen beschränkt. Mit anderen Worten wird hier die bereits weiter oben beschriebene, 3, 2, 1-Positionierung durch die Korrelation der Positioniermittel mit den Positionieröffnungen erzielt. Insbesondere wird die erfindungsgemäße Bewegungsfreiheit dabei durch die entsprechende Ausbildung des Öffnungsquerschnittes jeder Positionieröffnung erzielt. Zum Beispiel können unterschiedliche Richtungen für die Positioniermittel freigegeben werden, beziehungsweise blockiert werden. Durch das Ausbilden von kreisförmigen Öffnungen die an die Dimension des Positioniermittels angepasst sind, kann die Bewegungsfreiheit in zwei Achsen beschränkt werden, wenn ein zusätzlicher Anschlag in der Platine wie auch in der Platinenaufnahme die dritte Achse hinsichtlich der Bewegungsfreiheit beschränken kann. Das Vorsehen von einem Langloch reduziert die Beschränkung um eine Achse, während eine kreisförmige Anordnung mit einem deutlich größeren Querschnitt der Positionieröffnung mit Bezug auf das Positioniermittel die Beschränkung um einen weiteren Freiheitsgrad für die Bewegungsfreiheit erhöht. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und kostengünstig und neben der Notwendigkeit für besonders geringen Bauraum sind auch bei der Herstellung der Positionieröffnungen wie auch bei den Positioniermitteln ohne großen Kostenaufwand sehr genaue Toleranzen einhaltbar.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul zumindest eines der Positioniermittel ein Befestigungsmittel aufweist, welches die Abdeckung an der Platinenaufnahme befestigt. Ein solches Befestigungsmittel kann zum Beispiel eine Schraube oder auch ein Niet sein. Insbesondere ragt dieses Befestigungsmittel durch das Positioniermittel durch, und befestigt mechanisch stabil die Abdeckung, insbesondere die Abschlussscheibe, mit der Platinenaufnahme. Wird die Abdeckung mit Hilfe eines Klebers oder einem anderen aushärtbaren Material mit der Platinenaufnahme verbunden, so bestünde die Gefahr, dass während des Aushärtens dieses Materials eine Verschiebung beziehungsweise Auswölbung der Abdeckung erfolgt. Dies würde zu unerwünschter Relativbewegung zwischen der Platine und der Abdeckung, insbesondere der Abschlussscheibe führen, so dass die Gefahr bestünde, dass der gewünschte Beeinflussungsgrad des Strahlengangs durch die Abschlussscheibe durch die optischen Systeme nicht mehr gewährleistet wäre. Die Schraube oder das andere Befestigungsmittel kann dementsprechend als eine Art Sicherung während des Herstellprozesses verstanden werden, um auch bei höheren Temperaturschwankungen, als sie im Einsatz zu erwarten sind, die gewünschte Relativposition zwischen Platine und Abschlussscheibe gewährleisten und einhalten zu können.
Ein weiterer Vorteil ist es, wenn bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul die Platinenaufnahme ein flächiges Widerlager für die Platine aufweist und auf der Außenseite der Platinenaufnahme, die von der Platine abgewandt ist, Kühlrippen angeordnet sind. Dies führt dazu, dass eine rückseitige Kühlung der Platine und damit auch der Leuchtmittel möglich wird. Auch ist hier zu erkennen, dass das flächige Widerlager die im Wesentlichen statisch bestimmte Lagerung der Platine mit sich bringt, während es sich erfindungsgemäß über die Positioniermittel um eine bestimmte Positionierung der Platinenaufnahme handelt. Darüber hinaus kann jedoch durch die Positionierung in einer Z-Richtung auf dieses Widerlager zu ein verbesserter flächiger Kontakt zwischen der Platine und der Platinenaufnahme erzielt werden, so dass in gewünschter Weise das flächige Widerlager auch als Wärmeübertragungsfläche im Wesentlichen vollflächig zur Verfügung steht. Insbesondere bei Leuchtmitteln in Form von LEDs kann auf diese Weise ein effektives Abtragen der erzeugten Wärme erzielt werden, so dass die Lebensdauer der einzelnen Leuchtmittel, insbesondere der LEDs, weiter erhöht wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Lichtmodul sind die wenigstens drei Positioniermittel integral, insbesondere monolithisch, mit der Abschlussscheibe ausgebildet. Unter einer integralen beziehungsweise monolithischen Ausbildung ist dabei eine einstückige beziehungsweise stoffschlüssige Ausbildung aus einem einzigen Material oder aus verschiedenen Materialien zu verstehen. Insbesondere ist die Abschlussscheibe zum Beispiel mit einem Spritzgussverfahren hergestellt, wobei im Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Spritzgussverfahren die drei Positioniermittel direkt gemeinsam mit der Abschlussscheibe im Spritzguss hergestellt werden. Dies reduziert zum einen die Kosten und den Aufwand der Herstellung der Abschlussscheibe und zum anderen die Komplexität des gesamten Bauteils. Die Positioniermittel sind Teil der Abschlussscheibe, wie dies insbesondere auch bei den optischen Systemen der Fall ist. So kann wie bei bekannten Lichtmodulen auch die Abschlussscheibe eingesetzt werden wobei die einzelnen Positioniermittel die Positionierung in bestimmter Weise vorzugsweise im Wesentlichen automatisch durchführen. Damit wird eine Montage möglich, wie sie bei bekannten Lichtmodulen durchgeführt wird, so dass die montierende Person kein Umlernen durchführen muss. Somit werden die Komplexität der Herstellung und damit die Wahrscheinlichkeit von Fehlpositionierungen der Abschlussscheibe reduziert.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Außenleuchte aufweisend zumindest ein erfindungsgemäßes Lichtmodul. Dementsprechend bringt eine derartige Außenleuchte die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Lichtmodul erläutert worden sind.
Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Positionierung einer Vielzahl optischer Systeme relativ zu einer Vielzahl von Leuchtmitteln, insbesondere LEDs, eines Lichtmoduls. Ein solches Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

Anordnen einer Platine mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln in einer Platinenaufnahme,
Bestimmtes Positionieren einer Abdeckung mit einer Abschlussscheibe, die die Vielzahl der optischen Systeme aufweist, für die Platinenaufnahme und die Platine mit Hilfe von wenigstens drei integral mit der Abschlussscheibe ausgebildeten Positioniermitteln.

Dadurch, dass durch ein erfindungsgemäßes Verfahren eine Positionierung der Vielzahl optischer Systeme relativ zu den Leuchtmitteln stattfindet, kann ein vereinfachtes Montieren erfolgen. Darüber hinaus können durch diese Positionierungsweise auch die Abdeckung beziehungsweise die Abschlussscheibe mit den optischen Systemen durch ein einziges Bauteil gewährleistet werden. Dies reduziert die Kosten für die Fertigung einer solchen Abdeckung. Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Verfahren für die Positionierung bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul ausgebildet. Dementsprechend bringt auch ein solches Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf ein erfindungsgemäßes Lichtmodul bereits erläutert worden sind.

Beschreibung der Zeichnungen

Die vorliegende Erfindung wird näher erläutert anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren. Die dabei verwendeten Begrifflichkeiten "links", "rechts", "oben" und "unten" beziehen sich auf eine Ausrichtung der Zeichnungsfiguren mit normal lesbaren Bezugszeichen. Es zeigen:

Figur 1: in schematischer Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Außenleuchte,
Figur 2: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls,
Figur 3a: eine Ausführungsform eines Positioniermittels,
Figur 3b: das Positioniermittel der Figur 3a in schematisch perspektivischer Darstellung,
Figur 3c: im Querschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls,
Figur 4: in schematischer Explosionsdarstellung eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls,
Figur 5a: in schematischem Querschnitt eine Ausführungsform einer Abschlussscheibe,
Figur 5b: eine Ausführungsform einer Positionieröffnung,
Figur 5c: eine weitere Ausführungsform einer Positionieröffnung und
Figur 5d: eine weitere Ausführungsform einer Positionieröffnung.

In Figur 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 in einer erfindungsgemäßen Außenleuchte 100 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass ein oder mehrere solcher Lichtmodule 10 in einer Außenleuchte 100 zum Einsatz kommen können, um einen bestimmten Bereich auszuleuchten.
Die einzelnen Lichtmodule 10 können zum Beispiel wie nachfolgend beschrieben ausgebildet sein. So zeigt Figur 2 eine Ausführungsform eines Lichtmoduls 10, wobei durch die transparente Abschlussscheibe 41 hindurch die Platine 30 zu erkennen ist. Auf der Platine 30 sind eine Vielzahl von Leuchtmitteln 32 in Form von LEDs angeordnet. Darüber hinaus sind auf der Platine 30 entsprechende Leiterbahnen angeordnet, die, in Figur 2 nicht dargestellt, jede einzelne LED, also jedes Leuchtmittel 32, mit Strom versorgen.
Auch in Figur 2 ist zu erkennen, dass die Platinenaufnahme 20 die Platine 30 aufnimmt und darüber hinaus, in dieser Ansicht erkennbar, die Positioniermittel 60 auf die Positionierung der Abschlussscheibe 41 einwirken. Bei dieser Ausführungsform sind insgesamt fünf Positioniermittel 60 vorgesehen, die im Wesentlichen symmetrisch zueinander auf den Mittelpunkt also die mittlere Form des Positioniermittels 60, ausgerichtet sind. Dabei handelt es sich bei dem Positioniermittel 60 in der Mitte um eine Positionierung in drei Achsen, während die übrigen Positioniermittel für eine Positionierung in zwei Achsen beziehungsweise in einer Achse ausgebildet sind.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine Ausführungsform eines Positioniermittels 60, als Positioniermittel 60c für eine Positionierung in drei Achsen. Hierbei handelt es sich insbesondere um das Positioniermittel 60, welches in Figur 2 in der Mitte vorgesehen ist. Hier ist gut zu erkennen, dass in der Platine 30 eine Positionieröffnung 34 vorgesehen ist, durch welche hindurch das Positioniermittel 60c für eine Positionierung in drei Achsen hindurchragt. Darüber hinaus wird dieses Positioniermittel 60 auch in einer Vertiefung der Platinenaufnahme 20 gehalten und darüber hinaus mit einer Abdichtung 70 versehen. Man erkennt in Figur 3a auch gut, dass zwischen der Platinenaufnahme 20 und dem Positioniermittel 60 die Platine 30 eingeklemmt wird. Dementsprechend erfolgt eine Positionierung in Z-Richtung, also in Figur 3a von unten nach oben beziehungsweise von oben nach unten. Die Positionierung in X- und Y-Richtung wird später noch mit Bezug auf die Figuren 5b, 5c und 5d näher erläutert.
So findet sich in Figur 5b die Variante der reinen Positionierung in einer Achse, nämlich in der Z-Achse. Um das Positioniermittel 60a für eine Positionierung um eine Achse herum ist ein Sicherheitsabstand von ca. 2 mm als Spiel, so dass keine Fixierung in diesen beiden Achsen X und Y, welche die Flächenebene der Zeichenebene der Figur 5b darstellen, erfolgt. In Figur 5c ist die Variante gezeigt, bei welcher die Positionieröffnung 34 im Wesentlichen als Langloch ausgeführt ist.
Hier erfolgt eine Positionierung in zwei Achsen, also in der Z-Achse und in der Y-Achse beziehungsweise der X-Achse. Die zweite Achse der Zeichenebene der Figur 5c ist frei, so dass sich das Positioniermittel 60b für eine Positionierung in zwei Achsen entlang des Langlochs frei bewegen kann. Wird auch dieser letzte Bewegungsfreiheitsgrad genommen, so erhält man, zum Beispiel durch die Reduktion der Positionieröffnung 34 auf einen Kreis ohne Spiel um das Positioniermittel 60 herum, die Variante wie sie beispielhaft in Figur 5d dargestellt ist. Dabei ist das Positioniermittel 60c für eine Positionierung in drei Achsen in allen Richtungen festgelegt, so dass kein Freiheitsgrad mehr hinsichtlich einer Bewegung besteht. Durch die Summe der Anordnung der einzelnen Positioniermittel, also insbesondere ein Positioniermittel 60a für eine Positionierung in einer Achse, ein Positioniermittel 60b für eine Positionierung in zwei Achsen und ein Positioniermittel 60c für eine Positionierung in drei Achsen wird erzielt, dass eine bestimmte Positionierung der Abschlussscheibe 41 relativ zur Platine 30 möglich wird. Dies bringt die erfindungsgemäßen Vorteile mit sich, dass keine Toleranzketten entstehen und darüber hinaus eine relative Positionsfestlegung für die einzelnen optischen Systeme 50 relativ zu den Leuchtmittel 32 erfolgen kann.
In Figur 3a ist weiter zu erkennen, dass ein Befestigungsmittel 62 vorgesehen ist, das als Schraube die Abschlussscheibe 41 an der Platinenaufnahme 20 festlegt. Insbesondere während der Fertigung dient dies dazu mögliche Auswölbungen oder Verformungen der Abschlussscheibe 41 zu verhindern, welche ansonsten die definierte Positionierung der Abschlussscheibe 41 verändern würden.
In Figur 3c ist zu erkennen, dass die Platinenaufnahme 20 auf ihrer Rückseite Kühlrippen 22 aufweist. Durch ein flächiges Widerlager für die Platine 30 kann Wärme an die Platinenaufnahme 20 abgegeben werden, welche wiederum über die Vielzahl der Kühlrippen 22 abgeführt wird. Dies führt zu einer erhöhten Lebensdauer der einzelnen Leuchtmittel 32.
In Figur 4 ist eine Variante einer Ausführungsform dargestellt, die in Explosionsdarstellung gezeigt ist. Hier ist die Abschlussscheibe 41 als Teil der Abdeckung 40 noch nicht montiert dargestellt. Jedoch sind die einzelnen Positioniermittel 60 in Form der Positioniermittel 60a, 60b und 60c dargestellt. Hier handelt es sich um eine Überbestimmung für die Positionierung, da zwei Positioniermittel 60a für eine Positionierung in einer Achse und zwei Positioniermittel 60b für eine Positionierung in zwei Achsen vorgesehen sind. Dies führt zu einer Verbesserung hinsichtlich möglicher thermischer Spannungen und verhindert eine Verschiebung der Relativpositionen der Platine 30 und der Abschlussscheibe 41 zueinander. Darüber hinaus wird eine verbesserte, insbesondere symmetrisch anmutende, Optik erzielt.
In Figur 5a ist eine Variante im schematischen Querschnitt für eine Abschlussscheibe 41 dargestellt. Hier ist zu erkennen, dass zum Beispiel durch Auswölbungen an der Abschlussscheibe 41 ein optisches System 50 zum Beispiel in Form einer Linse erzielt werden kann. Eine solche Linse dient dazu, insbesondere im Brennpunkt zwischen dem Leuchtmittel und der Linse positioniert zu werden, so dass eine besonders effektive Beeinflussung des Strahlengangs, ausgehend vom Leuchtmittel 32 beim Durchqueren der Abschlussscheibe 41 möglich wird.
Voranstehende Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsformen beschreibt diese nur im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können die einzelnen Merkmale, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie in den Ansprüchen definiert.

Bezugszeichenliste

10: Lichtmodul
20: Platinenaufnahme
22: Kühlrippen
30: Platine
32: Leuchtmittel
34: Positionieröffnung
40: Abdeckung
41: Abschlussscheibe
50: Optisches System
60: Positioniermittel
60a: Positioniermittel für eine Positionierung in einer Achse
60b: Positioniermittel für eine Positionierung in zwei Achsen
60c: Positioniermittel für eine Positionierung in drei Achsen
62: Befestigungsmittel
70: Dichtung
100: Außenleuchte

Claims

Lichtmodul (10) für eine Außenleuchte (100), aufweisend eine Platinenaufnahme (20), zumindest eine in der Platinenaufnahme (20) angeordnete Platine (30) mit einer Vielzahl von Leuchtmitteln (32), insbesondere in Form von LEDs, und eine Abdeckung (40), welche die Platinenaufnahme (20) sowie die darin angeordnete Platine (30) abdeckt und eine Abschlussscheibe (41) aufweist, die lichtdurchlässig ist, um das vom Leuchtmittel (32) erzeugte Licht durchzulassen, wobei in der Abschlussscheibe (41) für jedes Leuchtmittel (32) ein optisches System (50) für die Beeinflussung des Strahlengangs durch die Abschlussscheibe (41) angeordnet ist und die Abdeckung (40) wenigstens drei Positioniermittel (60) für eine bestimmte Positionierung der Abschlussscheibe (41) relativ zur Platine (30) aufweist,
wobei
zumindest ein Positioniermittel (60c) für eine Positionierung in drei Achsen, zumindest ein Positioniermittel (60b) für eine Positionierung in zwei Achsen und zumindest ein Positioniermittel (60a) für eine Positionierung in einer Achse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens drei Positioniermittel (60) integral mit der Abschlussscheibe (41) ausgebildet sind.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens zwei Positioniermittel (60a) für eine Positionierung in einer Achse und wenigstens zwei Positioniermittel (60b) für eine Positionierung in zwei Achsen im gleichen oder im Wesentlichen gleichen Abstand zu dem Positioniermittel (60c) für eine Positionierung in drei Achsen angeordnet sind.
Lichtmodul (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Platine (30) jedem Positioniermittel (60) zugeordnet eine Positionieröffnung (34) aufweist, durch welche hindurch sich das jeweilige Positioniermittel (60) erstreckt.
Lichtmodul (10) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Positionieröffnung (34) die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels (60a) in einer Achse beschränkt, zumindest eine Positionieröffnung (34) die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels (60b) in zwei Achsen beschränkt und zumindest eine Positionieröffnung (34) die Bewegungsfreiheit des zugeordneten Positioniermittels (60c) in drei Achsen beschränkt.
Lichtmodul (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eines der Positioniermittel (60) ein Befestigungsmittel (62) aufweist, welches die Abdeckung (40) an der Platinenaufnahme (20) befestigt.
Lichtmodul (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Platinenaufnahme (20) ein flächiges Widerlager für die Platine (30) aufweist und auf der Außenseite der Platinenaufnahme (20), die von der Platine (30) abgewandt ist, Kühlrippen (22) angeordnet sind.
Außenleuchte (100), aufweisend zumindest ein Lichtmodul (10) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 1 bis 6.
Verfahren für die Positionierung einer Vielzahl optischer Systeme (50) relativ zu einer Vielzahl von Leuchtmitteln (32), insbesondere LEDs, eines Lichtmoduls (10), aufweisend die folgenden Schritte:
- Anordnen einer Platine (30) mit der Vielzahl von Leuchtmitteln (32) in einer Platinenaufnahme (20),

- Bestimmtes Positionieren einer Abdeckung (40) mit einer Abschlussscheibe (41), die die Vielzahl der optischen Systeme (50) aufweist, für die Platinenaufnahme (20) und die Platine (30) mit Hilfe von wenigstens drei integral mit der Abschlussscheibe ausgebildeten Positioniermitteln (60),
wobei
die Abdeckung mittels zumindest einem Positioniermittels (60c) für eine Positionierung in drei Achsen, mittels zumindest einem Positioniermittel (60b) für eine Positionierung in zwei Achsen und mittels zumindest einem Positioniermittel (60a) für eine Positionierung in einer Achse positioniert wird.