EP3270043B9 - Mehrkomponentenreflektor für lichtmodul eines kraftfahrzeugscheinwerfers - Google Patents

Mehrkomponentenreflektor für lichtmodul eines kraftfahrzeugscheinwerfers Download PDF

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EP3270043B9
EP3270043B9 EP17175679.4A EP17175679A EP3270043B9 EP 3270043 B9 EP3270043 B9 EP 3270043B9 EP 17175679 A EP17175679 A EP 17175679A EP 3270043 B9 EP3270043 B9 EP 3270043B9
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EP
European Patent Office
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shell
light module
light
circuit board
reflector
Prior art date
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EP17175679.4A
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EP3270043B1 (de
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Andreas Maier
Stephan Braun
Carsten Otto
Ernst-Olaf Rosenhahn
Robert Leute
Martin Biedermann
Ephraim Singer
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Marelli Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a light module of a motor vehicle headlight according to the preamble of claim 1.
  • a light module is from US Pat EP 2 589 479 A2 known.
  • a metallic reflector shell is coated with a plastic material to form a reflector surface, which is preferably done by spraying plastic onto the reflector shell.
  • reflectors are usually made of plastics such as thermoset, thermoplastic or metallic materials such as. E.g. aluminum produced. These materials are usually surface treated to meet optical requirements.
  • the surface accuracy to be achieved depends heavily on the type of surface treatment, which must be taken into account when designing the light module. Expensive manufacturing equipment (e.g. paint shops) is currently required to prepare the reflector raw parts for the final surface treatment. Process windows must be provided for, and compliance with them must be monitored in order to record and limit fluctuations in quality. Depending on the material used, there are restrictions in the design of the components (due to the tool technology required for production) such as E.g. sink marks that occur due to shrinkage when a cast reflector cools, inaccuracies due to geometric distortions, burr formation, etc.
  • the stiffness of the reflectors to be achieved varies greatly depending on the material and has led to considerable problems in the past.
  • the required quality of the optical surface to be achieved in turn, severely limits the possibilities of mechanical stabilization of the reflectors.
  • one or more additional elements are usually required to dissipate the thermal energy that has accrued and / or for mechanical fastening. Due to the transmission technology, deterioration in efficiency must be accepted for heat dissipation. Additional costs by increasing the use of materials are necessary.
  • the object of the invention is to provide a light module which does not have these disadvantages or at least has only to a greatly reduced extent.
  • the light module according to the invention is characterized in that the support shell and the reflection shell are shaped and dimensioned to match each other so that a convex rear side of the reflection shell facing away from its light exit side is received by a concave surface of the support shell with a precise fit, free of play and with a slight bias.
  • the light module according to the invention has an optimized efficiency and is also characterized by a reduced space requirement.
  • the efficiency is understood to mean the luminous flux standardized to the luminous flux of the light sources, which is emitted by the light module into the solid angle of a light distribution that conforms to the rules for motor vehicles.
  • the modular structure allows a combination of several positive properties of the individual materials in order to create an effective, cost-effective component with high dimensional accuracy which delivers the required surface quality without expensive and time-consuming (quality-reducing) subsequent processes.
  • the modular structure has the advantage of reducing the tolerance chain within the lighting system of the light module. Another advantage is the possibility of a Reduction of the total weight of the light module.
  • the elimination of process steps in the manufacturing process, which are required in the case of one-piece reflectors to achieve the required surface accuracy, results in a reduction in capital commitment in production due to the elimination of machine systems.
  • the possible lower use of material allows a reduction in the space required for installation in the headlight.
  • the semiconductor light source has at least one light-emitting diode or laser diode or an array of light-emitting diodes or laser diodes.
  • the base material of the first material is a light metal such as aluminum or magnesium or an alloy containing at least one of these light metals.
  • Another preferred embodiment is characterized in that the second material is a plastic.
  • the support shell of the reflector in the light module is fastened to a swivel frame of the light module with a suitable fastening means, preferably with a screw.
  • the reflection shell is clamped between the circuit board and the support shell and thus fastened.
  • Another preferred embodiment is characterized in that the surface-enlarging structures have the shape of ribs in order to be able to give off heat to the environment.
  • reflection shell and the board have mutually complementary and interlocking positioning structures.
  • the positioning structures are projections in the reflective shell that engage without play in corresponding, i.e. suitably dimensioned, recesses in the board, or that the positioning structures are projections on the board that engage without play with recesses of the reflective shell that are dimensioned to match.
  • Another preferred embodiment is characterized in that similar or identical positioning structures are also arranged on or in the board on its side facing the support shell and in or on the support shell and are dimensioned so that they interlock without play.
  • the support shell has projections protruding into the clear width of the opening of the end on the light exit side at its end on the light exit side.
  • the support shell has at least two such projections, one of which projects into said opening from the right side and one from the left side and forms a stop in the sideways direction and a stop in the light exit direction perpendicular to the sideways direction.
  • Figures 1 and 2 a swivel frame 1 of a motor vehicle headlight, which is part of an exemplary embodiment of a light module 10 according to the invention.
  • the Figure 1 shows a perspective view of a rear side of the swivel frame 1 and the light module 10, while the Figure 2 shows a perspective view of the front of the swivel frame 1 and the light module 10.
  • the pivot frame 1 has a barrel-shaped bearing journal 2, a spherical bearing journal 3 and a receptacle 4 for a spherical bearing journal.
  • the bearing pins 2, 3 and the receptacle 4 form articulation structures with which the swivel frame is pivotably mounted in a housing of the motor vehicle headlight when it is used as intended in a motor vehicle headlight.
  • the barrel-shaped bearing journal 2, together with the spherical bearing journal 3, defines a pivot axis for a headlight range control and the spherical bearing journal 38, together with the receptacle 40, defines a pivot axis for a cornering light function.
  • the pins 2, 3 and the receptacle 4 are not essential for the invention and are only mentioned here for a better understanding of the embodiment shown.
  • the x-direction When used as intended, the x-direction will be approximately parallel to the longitudinal axis of the vehicle, while the y-direction will be approximately parallel to the transverse vehicle axis and the z-direction will be approximately parallel to the vertical axis of the vehicle.
  • the light module 10 has a support shell 12, a reflection shell 14 and a circuit board 16 and, in the embodiment shown, is rigidly connected to the swivel frame 1 by a suitable connection.
  • the suitable connection is preferably a screw connection or a rivet connection.
  • Figure 2 shows the subject of Figure 1 obliquely from the front, so that a reflective surface 18 of the reflective shell 14 can be seen.
  • the reflection shell 14 has two reflector chambers, but this is not essential for the invention.
  • a reflector of a light module 10 according to the invention can also have only one or more than two reflector chambers.
  • each semiconductor light source 20 has at least one light-emitting diode or laser diode or an array of light-emitting diodes or laser diodes.
  • Screws 22 open towards the front are used, for example, to screw a diaphragm unit and / or a lens holder unit onto the swivel frame 1 of the light module 10.
  • a diaphragm unit is used in particular to generate a cut-off line for a low beam distribution.
  • the light module according to the invention would be a component of a so-called projection light module, which images a diaphragm edge of the said diaphragm as a sharp cut-off line.
  • the light module can also be a direct be an imaging light module in which the reflector generates the light distribution directly from the light from the light sources, without the need for a further optical element in the form of a lens or a further reflector in the bundle of light emanating from the reflective surface.
  • the closed screw heads 24 visible in the upper half of the swivel frame 1 serve to hold screws with which the support shell 12 is screwed to the swivel frame 1.
  • the closed screw ends 25 visible in the lower half of the swivel frame 1 serve to hold screws with which a further light module, for example a high beam module, is fastened to the swivel frame 1 with a second reflector.
  • FIGS. 3 to 5 show vertical cuts or, in the case of the Figure 5 part of a vertical section through the subject matter of Figures 1 and 2 .
  • the Figure 3 a cut that is in the Figure 1 lies in the y direction approximately in the middle of the light module 10 and parallel to the xz plane and shows, in particular, an attachment of the support shell 12 to the swivel frame 1.
  • Figure 3 shows in particular a support shell 12 with reflection shell 14 and the circuit board 16 with a semiconductor light source 20.
  • the semiconductor light source 20 is a light-emitting diode, an array of several light-emitting diodes, a laser diode, or an array of several laser diodes.
  • the support shell 12 consists of a first material, and a reflection shell 14 resting on the support shell 12 consists of a second material.
  • the support shell 12 and the reflection shell 14 together form a reflector with a reflection surface 18.
  • the base material of the first material is preferably a light metal such as aluminum or magnesium or an alloy containing at least one of these light metals.
  • a base material is characterized by good mechanical strength and good thermal conductivity. Its surface forms a thermally effective, i.e. heat-absorbing surface of the reflector or light module 10 that emits heat to the surroundings the light sources and the circuit board is meant.
  • the second material is, for example, a plastic.
  • This plastic then forms the base material of the optically effective reflection surface 18.
  • the selection of this base material makes subsequent processes, such as painting, unnecessary. All in all, the division of the component functions into different materials allows the avoidance of system-related disadvantages of a reflector consisting of only one material, which in the prior art must fulfill both the mechanical, thermal and optical functions.
  • a plug element 26 arranged on the circuit board 16 is used for making electrical contact and for supplying energy to the semiconductor light source 20.
  • a screw 28 is the The support shell 12 of the reflector is fastened in the light module 10, for example on a swivel frame 1 of the light module 10.
  • Figure 4 shows a cross-section through the light module 10 according to the invention, which runs parallel to the xz plane and which is approximately at the level of a fastening screw or a screw dome 32 that receives this screw, with which the board 16 is connected to the reflection shell 14 and the support shell 12 .
  • Figure 2 shows Figure 2
  • a screw resistor 32 as part of the support shell 12 and a recess 34 in the board 16.
  • the support shell 12 preferably has surface-enlarging structures 36 on its rear side facing away from the reflection shell 14.
  • These surface-enlarging structures 36 preferably have the shape of ribs in order to be able to give off heat to the surroundings.
  • the ribs preferably run parallel to the xz plane.
  • the support shell 12 has fastening elements 38 for fastening the circuit board 16.
  • the fastening elements 38 are screw ends 32.
  • Figure 5 shows a cross section, parallel to the xz plane and in the vicinity of a lateral edge of the light module 10 in the y direction, through a light module 10 according to the invention
  • Figure 5 is the side edge of the in Figure 1 left edge of the light module 10.
  • the reflection shell 14 and the board 16 have mutually complementary and interlocking positioning structures 38, 40, which are from the plane of the section Figure 5 get cut.
  • the positioning structures 38, 40 fix the circuit board 16 and in particular a semiconductor light source 20 arranged on the circuit board 16 with an accuracy defined by the manufacturing accuracy of the positioning structures 38, 40 relative to the reflector 12 consisting of the support shell 12 and reflection shell 14.
  • the positioning structures are preferably projections 38 in the reflection shell 14, which engage in corresponding, ie suitably dimensioned, recesses 40 of the board 16 without play.
  • the Positioning structures can also be projections on the circuit board 16, which engage in recesses of the reflective shell 14 with matching dimensions without play.
  • Similar or identical positioning structures are preferably also or in the circuit board 20 on its side facing the support shell 12 and in or on the support shell 12. These also interlock without play in such a way that the position of the support shell 12 in relation to the printed circuit board 16 and thus in relation to the light source (s) 20 is determined with great precision.
  • Such positioning structures are preferably also in the vicinity of the Figure 1 arranged on the left edge of the light module.
  • Figure 2 shows that the support shell 12 has projections 44 projecting into the clear width of the opening of the end on the light exit side at its end on the light exit side.
  • each of these projections 44 each form a stop for an edge of the reflection shell 14 on the light exit side.
  • the support shell preferably has at least two such projections 44, one from the right side and one from the left side protrudes into said opening and forms a stop in the sideways direction (y-direction and opposite direction) and a stop in the light exit direction (x-direction).
  • the support shell 12 and the reflection shell 14 are shaped and dimensioned to match one another in the sense that a convex side facing away from their light exit side
  • the back of the reflection shell 14 is a precise fit, free of play and with a slight bias, is received by a concave surface of the support shell.
  • This type of connection of the reflection shell 14, the circuit board 16 with the light sources 20 and the support shell 12 enables the chain of tolerances to be reduced within a lighting system.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Lichtmodul ist aus der EP 2 589 479 A2 bekannt. Bei dem bekannten Lichtmodul wird eine metallische Reflektorschale zur Bildung einer Reflektorfläche mit einem Kunststoffmaterial ummantelt, was vorzugsweise durch Aufspritzen von Kunststoff auf die Reflektorschale erfolgt.
  • Reflektoren werden heute üblicherweise aus Kunststoffen wie Duroplast, Thermoplast oder aus metallischen Werkstoffen wie z. Bsp. Aluminium hergestellt. Diese Materialien werden in der Regel oberflächenbehandelt um optische Anforderungen zu erfüllen.
  • Die zu erreichende Oberflächengenauigkeit ist stark von der Art der Oberflächenbehandlung abhängig, was bereits beim Entwurf des Lichtmoduls berücksichtigt werden muss. Derzeit sind teure Fertigungsmittel (z. Bsp. Lackieranlagen) notwendig um die Reflektor-Rohteile für die finale Oberflächenbehandlung aufzubereiten. Dabei müssen Prozessfenster vorgesehen werden, und deren Einhaltung muss überwacht werden, um Schwankungen der Qualität zu erfassen und einzuschränken. Je nach verwendetem Werkstoff bestehen Einschränkungen in der Gestaltung der Bauteile (durch die zur Herstellung notwendige Werkzeugtechnologie) wie z. Bsp. Einfallstellen, die durch Schrumpfung beim Abkühlen eines gegossenen Reflektors auftreten, Ungenauigkeiten durch geometrische Verzüge, Gratbildung etc.
  • Durch die bauteileigenen und baugruppenabhängigen Toleranzen sind beim Entwurf Wirkungsgradverluste des Gesamtsystems zu berücksichtigen, was Kosten und Aufwand erhöht.
  • Die zu erreichende Steifigkeit der Reflektoren ist je nach Werkstoff stark unterschiedlich und hat in der Vergangenheit zu erheblichen Problemen geführt. Die geforderte Güte der zu erreichenden optischen Fläche schränkt wiederum die Möglichkeiten der mechanischen Stabilisierung der Reflektoren stark ein.
  • Zusätzlich sind in der Regel ein oder mehrere weitere Elemente zur Abführung der angefallenen Wärmeenergie und oder zur mechanischen Befestigung notwendig. Zur Wärmeabfuhr sind bedingt durch die Übertragungstechnologie Wirkungsgradverschlechterungen hinzunehmen. Mehrkosten durch Erhöhung des Materialeinsatzes sind notwendig.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Lichtmoduls, das diese Nachteile nicht oder zumindest allenfalls nur in einem stark verringerten Umfang aufweist.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Lichtmodul zeichnet sich dadurch aus, dass die Stützschale und die Reflexionsschale so zueinander passend geformt und dimensioniert sind, dass eine konvexe, ihrer Lichtaustrittsseite abgewandte Rückseite der Reflexionsschale passgenau, spielfrei und unter leichter Vorspannung durch eine konkave Fläche der Stützschale aufgenommen wird.
  • Durch diese Merkmale wird ein gleichzeitig sehr präzises und mechanisch belastbares Lichtmodul mit im Vergleich zum Stand der Technik verringertem Materialeinsatz bereitgestellt. Das erfindungsgemäße Lichtmodul weist einen optimierten Wirkungsgrad auf und zeichnet sich ferner durch eine reduzierte Bauraumforderung aus. Unter dem Wirkungsgrad wird dabei der auf den Lichtstrom der Lichtquellen normierte Lichtstrom verstanden, der von dem Lichtmodul in den Raumwinkel einer für Kraftfahrzeuge regelkonformen Lichtverteilung abgestrahlt wird.
  • Für jede Komponente des Lichtmoduls erlaubt der modulare Aufbau eine Kombination mehrerer positiver Eigenschaften der Einzelwerkstoffe um ein effektives, kostengünstiges Bauteil mit hoher Formgenauigkeit zu schaffen welches ohne teure und aufwändige (qualitätsmindernde) Folgeprozesse die geforderte Oberflächenqualität liefert. Der modulare Aufbau führt zu dem Vorteil eine Reduzierung der Toleranzkette innerhalb des lichttechnischen Systems des Lichtmoduls. Als weiterer Vorteil ergibt sich die Möglichkeit einer Reduzierung des Gesamtgewichts des Lichtmoduls. Durch den Entfall von Prozessschritten im Fertigungsprozess, die bei einteiligen Reflektoren zur Erzielung der geforderten Oberflächengenauigkeit erforderlich sind, ergibt sich in der Fertigung eine Reduzierung von Kapitalbindung durch den Entfall von Maschinenanlagen. Der mögliche geringere Materialeinsatz erlaubt eine Verringerung des für den Einbau erforderlichen Bauraums im Scheinwerfer.
  • Bevorzugt ist auch, dass die Halbleiterlichtquelle wenigstens eine Leuchtdiode oder Laserdiode oder ein Feld von Leuchtdioden oder Laserdioden aufweist.
  • Ferner ist bevorzugt, dass der Grundwerkstoff des ersten Materials ein Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium oder eine wenigstens eines dieser Leichtmetalle enthaltende Legierung ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Material ein Kunststoff ist.
  • Bevorzugt ist auch, dass die Stützschale des Reflektors im Lichtmodul mit einem geeigneten Befestigungsmittel, bevorzugt mit einer Schraube, an einem Schwenkrahmen des Lichtmoduls befestigt ist.
  • Ferner ist bevorzugt, dass die Reflexionsschale zwischen der Platine und der Stützschale eingeklemmt und damit befestigt ist.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die oberflächenvergrößernden Strukturen eine Form von Rippen besitzen, um Wärme an die Umgebung abgeben zu können.
  • Bevorzugt ist auch, dass die Reflexionsschale und die Platine zueinander komplementäre und ineinandergreifende Positionierungsstrukturen aufweisen.
  • Ferner ist bevorzugt, dass die Positionierungsstrukturen Vorsprünge in der Reflexionsschale sind, die spielfrei in dazu korrespondierende, d.h. passend dimensionierte Ausnehmungen der Platine greifen, oder dass die Positionierungsstrukturen Vorsprünge auf der Platine sind, die spielfrei in dazu passend dimensionierte Ausnehmungen der Reflexionsschale greifen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ähnliche oder gleiche Positionierungsstrukturen auch auf, beziehungsweise in der Platine auf deren der Stützschale zugewandten Seite und in, beziehungsweise an der Stützschale angeordnet sind und so dimensioniert sind, dass sie spielfrei ineinander greifen.
  • Bevorzugt ist auch, dass die Stützschale an ihrem lichtaustrittsseitigen Ende in die lichte Weite der Öffnung des lichtaustrittseitigen Endes hineinragende Vorsprünge aufweist.
  • Ferner ist bevorzugt, dass die Stützschale wenigstens zwei solche Vorsprünge aufweist, von denen jeweils einer von der rechten Seite und einer von der linken Seite in die genannte Öffnung hineinragt und einen Anschlag in der Seitwärtsrichtung und einen Anschlag in der zur Seitwärtsrichtung senkrechten Lichtaustrittsrichtung bildet.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung, die nur durch die beigelegte Ansprüche limitiert wird, zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
    • Figur 1
    einen Schwenkrahmen eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul von schräg hinten;
    Figur 2
    den Gegenstand der Figur 1 von schräg vorne;
    Figur 3
    einen in der Mitte des Lichtmoduls parallel zur Hauptabstrahlrichtung liegenden vertikalen Querschnitt, der insbesondere eine Befestigung des Lichtmoduls an einem Schwenkrahmen zeigt;
    Figur 4
    einen dazu parallel liegenden Querschnitt durch das Lichtmodul, der in der Höhe einer Befestigungsschraube liegt, mit der die Platine mit der Reflektorschale und der Stützschale verbunden ist; und
    Figur 5
    einen in der Nähe zweiten seitlichen Randes des Lichtmoduls liegenden Querschnitts des Lichtmoduls.
  • Im Einzelnen zeigen die Figuren 1 und 2 einen Schwenkrahmen 1 eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, der ein Bestandteil eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 ist. Die Figur 1 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht einer Rückseite des Schwenkrahmens 1 und des Lichtmoduls 10, während die Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Vorderseite des Schwenkrahmens 1 und des Lichtmoduls 10 zeigt.
  • Der Schwenkrahmen 1 weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen tonnenförmigen Lagerzapfen 2, einen kugelförmigen Lagerzapfen 3 und eine Aufnahme 4 für einen kugelförmigen Lagerzapfen auf. Die Lagerzapfen 2, 3 und die Aufnahme 4 bilden Anlenkstrukturen, mit denen der Schwenkrahmen bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer schwenkbar in einem Gehäuse des Kraftfahrzeugscheinwerfers gelagert ist. Der tonnenförmige Lagerzapfen 2 definiert zusammen mit dem kugelförmigen Lagerzapfen 3 eine Schwenkachse für eine Leuchtweitenregelung und der kugelförmige Lagerzapfen 38 definiert zusammen mit der Aufnahme 40 eine Schwenkachse für eine Kurvenlichtfunktion. Die Zapfen 2, 3 und die Aufnahme 4 sind für die Erfindung nicht wesentlich und werden hier lediglich zum besseren Verständnis der dargestellten Ausgestaltung erwähnt.
  • Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung wird die x-Richtung etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse liegen, während die y-Richtung etwa parallel zur Fahrzeugquerachse und die z-Richtung etwa parallel zur Fahrzeughochachse liegen wird.
  • Das Lichtmodul 10 weist eine Stützschale 12, eine Reflexionsschale 14 und eine Platine 16 auf und ist in der dargestellten Ausgestaltung durch eine geeignete Verbindung starr mit dem Schwenkrahmen 1 verbunden. Die geeignete Verbindung ist bevorzugt eine Schraubverbindung oder eine Nietverbindung.
  • Figur 2 zeigt den Gegenstand der Figur 1 schräg von vorne, so dass eine Reflexionsfläche 18 der Reflexionsschale 14 erkennbar ist. Die Reflexionsschale 14 weist in der dargestellten Ausgestaltung zwei Reflektorkammern auf, was aber für die Erfindung nicht wesentlich ist. Ein Reflektor eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 kann auch nur eine oder auch mehr als zwei Reflektorkammern aufweisen.
  • In den Figuren 1 und 2 ist auch die Platine 16 zu sehen. Auf der in der Figur 2 sichtbaren Seite der Platine 16, die der Reflexionsfläche 18 zugewandt ist, ist jeweils eine Halbleiterlichtquelle 20 für jede Reflektorkammer sichtbar. Jede Halbleiterlichtquelle 20 weist wenigstens eine Leuchtdiode oder Laserdiode oder ein Feld von Leuchtdioden oder Laserdioden auf.
  • Die der Figur 2 nach vorne offenen Schraubendohme 22 dienen zum Beispiel zum Anschrauben einer Blendeneinheit und/oder einer Linsenhaltereinheit an den Schwenkrahmen 1 des Lichtmoduls 10. Eine Blendeneinheit dient insbesondere zur Erzeugung einer Hell-Dunkel-Grenze einer Abblendlichtverteilung. Bei einer solchen Ausgestaltung wäre das erfindungsgemäße Lichtmodul ein Bestandteil eines sogenannten Projektionslichtmoduls, das eine Blendenkante der genannten Blende als scharfe Hell-Dunkel-Grenze abbildet. Das Lichtmodul kann aber auch ein direkt abbildendes Lichtmodul sein, bei dem der Reflektor die Lichtverteilung direkt aus dem Licht der Lichtquellen erzeugt, ohne dass dazu ein weiteres optisches Element in Form einer Linse oder eines weiteren Reflektors im Bündel des von der Reflexionsfläche ausgehenden Lichtes erforderlich ist.
  • Die in der oberen Hälfte des Schwenkrahmens 1 sichtbaren geschlossenen Schraubendohme 24 dienen zur Aufnahme von Schrauben, mit denen die Stützschale 12 an den Schwenkrahmen 1 angeschraubt ist.
  • Die in der unteren Hälfte des Schwenkrahmens 1 sichtbaren geschlossenen Schraubendohme 25 dienen zur Aufnahme von Schrauben, mit denen ein weiteres Lichtmodul, zum Beispiel ein Fernlichtmodul, mit einem zweiten Reflektor an dem Schwenkrahmen 1 befestigt wird.
  • Die Figuren 3 bis 5 zeigen vertikale Schnitte oder, im Fall der Figur 5 einen Teil eines vertikalen Schnitts durch den Gegenstand der Figuren 1 und 2.
  • Dabei zeigt die Figur 3 einen Schnitt, der in der Figur 1 in der y-Richtung etwa in der Mitte des Lichtmoduls 10 und parallel zur x-z-Ebene liegt und insbesondere eine Befestigung der Stützschale 12 am Schwenkrahmen 1 zeigt.
  • Figur 3 zeigt insbesondere eine Stützschale 12 mit Reflexionsschale 14 und die Platine 16 mit einer Halbleiterlichtquelle 20. Bei der Halbleiterlichtquelle 20 handelt es sich um eine Leuchtdiode, ein Feld aus mehreren Leuchtdioden, eine Laserdiode, oder ein Feld aus mehreren Laserdioden.
  • Die Stützschale 12 besteht aus einem ersten Material, und eine an der Stützschale 12 anliegende Reflexionsschale 14 besteht aus einem zweiten Material. Stützschale 12 und Reflexionsschale 14 bilden zusammen einen Reflektor mit Reflexionsfläche 18.
  • Der Grundwerkstoff des ersten Materials ist bevorzugt ein Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium oder eine wenigstens eines dieser Leichtmetalle enthaltende Legierung. Ein solcher Grundwerkstoff zeichnet sich durch eine gute mechanische Festigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit aus. Seine Oberfläche bildet eine thermisch wirksame, das heißt Wärme aufnehmende und an die Umgebung abgebende Oberfläche des Reflektors, bzw. des Lichtmoduls 10. Durch die Auswahl dieses Grundwerkstoffes der thermisch wirksamen Oberfläche wird die Effektivität des Gesamtsystems erhöht, unter der hier die Effektivität einer Wärmeabfuhr aus den Lichtquellen und der Platine gemeint ist.
  • Das zweite Material ist zum Beispiel ein Kunststoff. Dieser Kunststoff bildet dann den Grundwerkstoff der optisch wirksamen Reflexionsfläche 18. Durch die Auswahl dieses Grundwerkstoffes werden Folgeprozesse, wie zum Beispiel ein Lackieren, unnötig. Alles in allem erlaubt die Aufteilung der Bauteilfunktionen auf unterschiedliche Werkstoffe die Vermeidung systembedingter Nachteile eines nur aus einem Material bestehenden Reflektors, der beim Stand der Technik sowohl die mechanischen, thermischen und optischen Funktionen erfüllen muss.
  • Ein auf der Platine 16 angeordnetes Steckerelement 26 dient zur elektrischen Kontaktierung und Energieversorgung der Halbleiterlichtquelle 20. Mit einer Schraube 28 ist die Stützschale 12 des Reflektors im Lichtmodul 10 befestigt, zum Beispiel an einem Schwenkrahmen 1 des Lichtmoduls 10.
  • Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch das erfindungsgemäße Lichtmodul 10, der parallel zur x-z-Ebene verläuft und der etwa in der Höhe einer Befestigungsschraube, bzw. eines diese Schraube aufnehmenden Schraubendoms 32 liegt, mit denen die Platine 16 mit der Reflexionsschale 14 und der Stützschale 12 verbunden ist. Dabei zeigt Figur 2 insbesondere einen Schraubendohm 32 als Bestandteil der Stützschale 12 und eine Ausnehmung 34 in der Platine 16. Durch Eindrehen einer durch die Ausnehmung hindurch in den Schraubendohm 32 eingesetzten Schraube und Festziehen der Schraube wird die Platine 16 mit der Stützschale 12 mechanisch fest verbunden. Dabei wird die Reflexionsschale 14 zwischen der Platine 16 und der Stützschale 12 eingeklemmt und damit befestigt.
  • Über den Befestigungseffekt hinaus ergibt sich auch eine thermische Kopplung zwischen Halbleiterlichtquelle 20, Platine 16 und Stützschale 12, über die in der Halbleiterlichtquelle 20 erzeugte Wärme aus der Platine 16 heraus in die bevorzugt auch als Kühlkörper dienende Stützschale 12 abgeleitet wird.
  • Zur Abgabe der Wärme an die Umgebung weist die Stützschale 12 auf ihrer der Reflexionsschale 14 abgewandten Rückseite bevorzugt oberflächenvergrößernde Strukturen 36 auf. Diese oberflächenvergrößernden Strukturen 36 besitzen bevorzugt eine Form von Rippen, um Wärme an die Umgebung abgeben zu können. Die Rippen verlaufen bevorzugt parallel zu der x-z-Ebene. Mit dieser Anordnung wird eine bessere Wärmeabfuhr von der Leuchtdiode erreicht. Diese Form bietet gegenüber der Alternative von stiftförmigen Kühlstrukturen den Vorteil, auch eine zusätzliche versteifende Wirkung zu besitzen, was es erlaubt, leichte Stützschalen 12 mit vergleichsweise wenig Materialeinsatz zu verwenden.
  • Neben diesen angeformten Versteifungsstrukturen 36 weist die Stützschale 12 Befestigungselemente 38 zur Befestigung der Platine 16 auf. In der dargestellten Ausgestaltung sind die Befestigungselemente 38 Schraubendohme 32.
  • Figur 5 zeigt einen parallel zur x-z-Ebene und in der Nähe eines in y-Richtung seitlichen Randes des Lichtmoduls 10 liegenden Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Lichtmodul 10. Im Fall der Figur 5 ist der seitliche Rand der in Figur 1 linke Rand des Lichtmoduls 10. Die Reflexionsschale 14 und die Platine 16 weisen zueinander komplementäre und ineinandergreifende Positionierungsstrukturen 38, 40 auf, die von der Schnittebene der Figur 5 geschnitten werden.
  • Es ist bevorzugt, dass weitere Positionierungsgeometrien vorhanden sind. Es ist insbesondere bevorzugt, dass auch in der Nähe des rechten Randes des Lichtmoduls 10 solche oder ähnliche Positionierungsgeometrien angeordnet sind.
  • Durch die Positionierungsstrukturen 38, 40 wird die Platine 16 und insbesondere eine auf der Platine 16 angeordnete Halbleiterlichtquelle 20 in einer durch die Fertigungsgenauigkeit der Positionierungsstrukturen 38, 40 definierten Genauigkeit relativ zum aus Stützschale 12 und Reflexionsschale 14 bestehenden Reflektor 12 fixiert. Die Positionierungsstrukturen sind bevorzugt Vorsprünge 38 in der Reflexionsschale 14, die spielfrei in dazu korrespondierende, d.h. passend dimensionierte Ausnehmungen 40 der Platine 16 greifen. Umgekehrt können die Positionierungsstrukturen auch Vorsprünge auf der Platine 16 sein, die spielfrei in dazu passend dimensionierte Ausnehmungen der Reflexionsschale 14 greifen.
  • Ähnliche oder gleiche Positionierungsstrukturen sind bevorzugt auch, beziehungsweise in der Platine 20 auf deren der Stützschale 12 zugewandten Seite und in, beziehungsweise an der Stützschale 12 angeordnet. Auch diese greifen spielfrei so ineinander, dass die Position der Stützschale 12 in Bezug auf die Leiterplatte 16 und damit in Bezug auf die Lichtquelle(n) 20 hochgenau festgelegt ist.
  • Solche Positionierungsstrukturen sind bevorzugt auch in der Nähe des in der Figur 1 linken Randes des Lichtmoduls angeordnet.
  • Figur 2 zeigt, dass die Stützschale 12 an ihrem lichtaustrittsseitigen Ende in die lichte Weite der Öffnung des lichtaustrittseitigen Endes hineinragende Vorsprünge 44 aufweist. Beim Einsetzen der Reflexionsschale 14 in die Stützschale 12 bilden jeder dieser Vorsprünge 44 jeweils einen Anschlag für einen lichtaustrittsseitigen Rand der Reflexionsschale 14. Bevorzugt weist die Stützschale wenigstens zwei solche Vorsprünge 44 auf, von denen jeweils einer von der rechten Seite und einer von der linken Seite in die genannte Öffnung hineinragt und einen Anschlag in der Seitwärtsrichtung (y-Richtung und Gegenrichtung) und einen Anschlag in der Lichtaustrittsrichtung (x-Richtung) bildet.
  • Die Stützschale 12 und die Reflexionsschale 14 sind in dem Sinne zueinander passend geformt und dimensioniert, dass eine konvexe, ihrer Lichtaustrittsseite abgewandte Rückseite der Reflexionsschale 14 passgenau, spielfrei und unter leichter Vorspannung, durch eine konkave Fläche der Stützschale aufgenommen wird.
  • Durch diese Art der Verbindung von Reflexionsschale 14, Platine 16 mit Lichtquellen 20 und Stützschale 12 wird eine Reduzierung der Toleranzkette innerhalb eines lichttechnischen Systems möglich.

Claims (13)

  1. Lichtmodul (10) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, das einen Reflektor, einen Kühlkörper und eine Platine (16) mit einer Halbleiterlichtquelle (20) aufweist, wobei der Reflektor eine Stützschale (12) aus einem ersten Material und eine an der Stützschale (12) anliegende Reflexionsschale (14) aus einem zweiten Material aufweist, wobei die Reflexionsschale (14) und die Platine (16) zueinander komplementäre und ineinander greifende Positionierungsstrukturen (38, 40) aufweisen und wobei die Stützschale (12) mit der Platine (16) durch eine geeignete Verbindung thermisch gekoppelt verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale (12) und die Reflexionsschale (14) so zueinander passend geformt und dimensioniert sind, dass eine konvexe, ihrer Lichtaustrittsseite abgewandte Rückseite der Reflexionsschale (14) passgenau, spielfrei und unter leichter Vorspannung durch eine konkave Fläche der Stützschale (12) aufgenommen wird.
  2. Lichtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle 20 wenigstens eine Leuchtdiode oder Laserdiode oder ein Feld von Leuchtdioden oder Laserdioden aufweist.
  3. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundwerkstoff des ersten Materials ein Leichtmetall wie Aluminium oder Magnesium oder eine wenigstens eines dieser Leichtmetalle enthaltende Legierung ist.
  4. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material ein Kunststoff ist.
  5. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale (12) des Reflektors im Lichtmodul (10) mit einem geeigneten Befestigungsmittel an einem Schwenkrahmen (1) des Lichtmoduls (10) befestigt ist.
  6. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflexionsschale (14) zwischen der Platine (16) und der Stützschale (12) eingeklemmt und damit befestigt ist oder auch in der Reflexionsschale (14) befestigt ist.
  7. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale (12) auf ihrer der Reflexionsschale (14) abgewandten Rückseite oberflächenvergrößernde Strukturen (36) aufweist.
  8. Lichtmodul (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächenvergrößernden Strukturen (36) eine Kühlrippenform oder ein Stiftform besitzen.
  9. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierungsstrukturen Vorsprünge (38) in der Reflexionsschale (14) sind, die spielfrei in dazu korrespondierende, d.h. passend dimensionierte Ausnehmungen (40) der Platine (16) greifen, oder dass die Positionierungsstrukturen Vorsprünge auf der Platine (16) sind, die spielfrei in dazu passend dimensionierte Ausnehmungen der Reflexionsschale (14) greifen.
  10. Lichtmodul (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ähnliche oder gleiche Positionierungsstrukturen auch auf, beziehungsweise in der Platine (20) auf deren der Stützschale (12) zugewandten Seite und in, beziehungsweise an der Stützschale (12) angeordnet sind und so dimensioniert sind, dass sie spielfrei ineinander greifen.
  11. Lichtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale (12) an ihrem lichtaustrittsseitigen Ende in die lichte Weite der Öffnung des lichtaustrittseitigen Endes hineinragende Vorsprünge 44 aufweist.
  12. Lichtmodul (10) nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Stützschale wenigstens zwei solche Vorsprünge (44) aufweist, von denen jeweils einer von der rechten Seite und einer von der linken Seite in die genannte Öffnung hineinragt und einen Anschlag in der Seitwärtsrichtung und einen Anschlag in der zur Seitwärtsrichtung senkrechten Lichtaustrittsrichtung bildet.
  13. Lichtmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die geeignete Verbindung eine Schraubverbindung oder eine Nietverbindung ist.
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