EP3531011A1 - Lichtmodul und fertigungsstation - Google Patents

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Publication number
EP3531011A1
EP3531011A1 EP19156422.8A EP19156422A EP3531011A1 EP 3531011 A1 EP3531011 A1 EP 3531011A1 EP 19156422 A EP19156422 A EP 19156422A EP 3531011 A1 EP3531011 A1 EP 3531011A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit board
light module
printed circuit
light source
heat dissipation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19156422.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Schmaderer
Ephraim Singer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Automotive Lighting Reutlingen GmbH filed Critical Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Publication of EP3531011A1 publication Critical patent/EP3531011A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/47—Passive cooling, e.g. using fins, thermal conductive elements or openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/19—Attachment of light sources or lamp holders
    • F21S41/192—Details of lamp holders, terminals or connectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/19—Attachment of light sources or lamp holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S45/00—Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/40—Cooling of lighting devices
    • F21S45/49—Attachment of the cooling means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines

Definitions

  • the invention relates to a light module for a lighting device of a motor vehicle and to a manufacturing station for the light module.
  • the DE 20 2014 002 809 U1 discloses an illumination device with a carrier on which a semiconductor light source arrangement is arranged.
  • the heat sink has a heat sink section, which forms a contact surface for the carrier.
  • light modules are equipped with die cast heat sinks to provide sufficient heat dissipation from the heat generating light source devices.
  • a heat-conducting material is applied to the heat sink, and then the printed circuit board is screwed to the heat sink.
  • a light module comprising: a light source device; a circuit board on which the light source device is disposed; and a heat dissipation element, which is positively connected in a connection region between the heat dissipation element and the printed circuit board to the printed circuit board, and which abuts at least in sections on the printed circuit board.
  • the mechanically strong connection between the printed circuit board and the heat dissipating element improves the heat dissipation from the printed circuit board.
  • the increased heat transport also improves the electrical efficiency, since an operating point of the light source component at a reduced temperature is associated with a reduced energy consumption.
  • other components and manufacturing steps can be omitted.
  • the use of thermal grease can be omitted.
  • screw connections between heat dissipation element and circuit board can be omitted.
  • a more favorable light module that is more effective and heat-dissipating is provided.
  • the proposed light module makes it possible further to use a light source device with increased radiation power and thus with increased lighting benefits, which is associated with increased heat dissipation.
  • connection region a clinch connection between the printed circuit board and the heat sink.
  • the clinch connection is advantageous particularly resistant and defies in particular coupled vibrations.
  • the printed circuit board comprises a metal substrate and a conductive pattern, wherein the conductive pattern is separated from the metal substrate by a dielectric.
  • the metal substrate is particularly suitable for making the clinch connection.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the heat dissipation element, at least in sections, rests flat against the printed circuit board, in particular on the metal substrate.
  • the flat system ensures a heat input into the heat dissipation element.
  • An advantageous embodiment is characterized in that at least one heat-emitting element, in particular a cooling fin, is connected to the heat-dissipating element.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the heat dissipation element is a U-shaped cooling profile.
  • a U-shaped cooling profile is easy and inexpensive to produce and ensures direct heat dissipation from the circuit board to the ambient air.
  • An advantageous embodiment is characterized in that at least one cooling fin protrudes from a secondary side of the printed circuit board.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the at least one cooling fin essentially runs perpendicular to an imaginary surface through the circuit board. This can be done an improved heat dissipation.
  • the light source component is a semiconductor light source component, in particular an SMD LED.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the light source component is arranged on a primary side of the printed circuit board.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a heat dissipation section of the light source component contacts a heat dissipation section of the circuit board. As a result, a heat dissipation capacity is increased.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a contact region between the light source component and the printed circuit board and the connecting region are spaced so far apart that the conductive pattern in the region of the contact region is not damaged by the connecting region.
  • An advantageous embodiment is characterized in that an imaginary longitudinal axis of the heat dissipation region and an imaginary axis differ by at least 20 °, in particular by 90 °, by a number of light source components. This allows an increased number of heat dissipation elements are arranged on the circuit board.
  • An advantageous embodiment is characterized in that the light source component is connected between two connection regions of the printed circuit board with the heat dissipation element. This ensures a mechanical contacting of the printed circuit board with the heat dissipation element for improved heat dissipation.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a heat conduction path leads from the light source component via a solder joint and the printed circuit board to the heat dissipation element.
  • An advantageous embodiment is characterized in that a different heat conduction path leads from the light source component via a heat pad of the light source component and a heat pad of the printed circuit board to the heat dissipation element.
  • Another aspect of this description relates to a manufacturing station for the light module, wherein the manufacturing station is adapted to perform the following manufacturing steps: arranging the printed circuit board and the heat-dissipating element in a position to be connected to one another; Moving a punch from a first side of the assembly of the circuit board and the heat dissipation member toward a die located on a second side of the assembly, and pressing the punch onto the assembly and pressing the assembly into the die.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a light module 106 or a part thereof for a lighting device of a motor vehicle.
  • the light module 106 includes a circuit board 2, a plurality of light source devices 4a to 4h, and a number of heat dissipates elements 6a to 6h.
  • the light source components 4a to 4h are each an SMT semiconductor light source component (SMT: Surface Mounted Technology) and are arranged on a primary side 8 of the printed circuit board 2.
  • the heat-conducting elements 6a to 6h are arranged on a secondary side 10 of the printed circuit board 2.
  • the number of heat dissipation elements 6a to 6h corresponds to the number of light source components 4a to 4h.
  • the light source components 4a to 4h are connected to the printed circuit board 2 via respective solder joints.
  • the heat dissipation elements 14 are connected in a form-fitting manner to the printed circuit board 2 via respective connecting regions 12 and 14.
  • the light source member 14d is disposed between the two connection portions 12d and 14d.
  • the printed circuit board 2 is preferably an IMS (Insulated Metallic Substrate) printed circuit board and thus comprises a metal substrate, which is separated from a conductor pattern by a dielectric.
  • IMS Insulated Metallic Substrate
  • the heat dissipation elements 6a to 6h can of course also be designed differently.
  • the resulting and coupled into the circuit board 2 heat energy can be dissipated via an elongated heat dissipation element to another heat dissipation element elsewhere, for example, to save space on the secondary side of the circuit board 2.
  • Each of the heat sinks 6a to 6h comprises two cooling fins.
  • the heat dissipation element 6d comprises cooling fins 7d and 9d. Both cooling fins 7d and 9d are connected to one another in an intermediate region 11d, wherein the intermediate region 11d is provided for contact with the printed circuit board 2 and for connection to the printed circuit board 2.
  • FIG. 2 shows a schematic perspective view of the illumination device for a motor vehicle, which in its entirety by the reference numeral 101 denotes.
  • the lighting device 101 is formed in the illustrated embodiment as a motor vehicle headlight. Of course, the lighting device 101 may also be designed as a light or the like, which is arranged at the rear or laterally on the motor vehicle.
  • the lighting device 101 comprises a housing 102, which is preferably made of plastic. In a light exit direction 103, the headlight housing 102 has a light exit opening, which is closed by a transparent cover 104.
  • the Cover 104 is made of colorless plastic or glass.
  • the light modules 105, 106 are arranged inside the headlight housing 102.
  • the light modules 105, 106 are arranged fixed or relative to the housing 102 movable.
  • the light modules 105, 106 can be designed as reflection modules and / or as projection modules. Of course, more or fewer than the illustrated two light modules 105, 106 may be provided in the headlight housing 102.
  • a control device 107 is arranged in a control unit housing 108.
  • the control device 107 serves to control and / or regulate the light modules 105, 106 or of subcomponents of the light modules 105, 106, such as the light source components of the light modules 105, 106.
  • the control of the light modules 105, 106 or of the subcomponents by the control unit 107 occurs via connecting lines 110, which in FIG. 1 are shown only symbolically by a dashed line. Via the lines 110, the light modules 105, 106 are supplied with electrical energy.
  • FIG. 3 shows a schematic section along an xz plane FIG. 1 an assembly comprising the printed circuit board 2, the heat dissipation member 6d and the light source member 4d.
  • the printed circuit board 2 comprises a layer structure.
  • the layer structure of the printed circuit board 2 comprises at least one metal substrate 16, a dielectric 18 and a conductive pattern 20, which is arranged on the dielectric 18.
  • this structure of the circuit board 2 only by way of example and may include a higher number of layers and different arrangement of layers.
  • connection region 12d the printed circuit board 2 is positively connected to the heat dissipation element 6d.
  • This connection is in particular a clinch connection and fixes the circuit board 2 by a formed undercut in the heat dissipation element 6d and the engagement of the circuit board 2 in the undercut to the heat sink 6d.
  • the connection portion 12d is disposed in the vicinity of the light source member 4d to secure the surface contact of the circuit board 2 to the heat sink member 6d and to ensure coupling of the heat energy from the circuit board 2 into the heat sink member 6d.
  • the light source device 4d comprises a housing section 22 and a light emission section 24, which is essentially responsible for the heat development of the light source device 4d.
  • a heat conduction path 26 leads, in particular, through a solder joint 28, which connects an electrical contact section 30 of the light source component 4d to the conductor pattern 20.
  • a further heat conduction path 28 leads via a further non-electrical contact section 32, which merely serves to dissipate heat from the light source component 4d, the non-electrical contact section 32 being connected to the copper image 20.
  • the pattern 20 and the metal substrate 16 include, for example, copper.
  • the metal substrate 16 in another embodiment, for example, comprises aluminum.
  • the Heat dissipation element 6d is made for example of a metal sheet and preferably also comprises a metal such as aluminum.
  • FIG. 4 shows a schematic flow diagram.
  • a first step 402 the printed circuit board and the heat dissipation element are produced to each other so that in the next step 404, a connection of the printed circuit board with the heat dissipation element can take place.
  • step 404 a punch is lowered from the primary side of the circuit board onto the circuit board.
  • On the opposite side of the circuit board of the arrangement is a die.
  • step 406 following step 404, the punch is pressed onto the assembly and in the direction of the die.
  • the positions of the circuit board and the sauceableitelements be swapped and the punch is pressed from the side of the heat dissipation element in the direction of the circuit board.
  • FIG. 5 shows a schematic section of a manufacturing station for the light module.
  • step 404 is off FIG. 4 shown.
  • the punch 502 is moved in the direction of the die 506 according to an arrow 504, wherein the assembly 510 consisting of the printed circuit board 2 and the heat sink 6d is arranged between the punch 502 and the die 506.
  • the die 506 includes, for example, a surface 512 perpendicular to the direction of the arrow 504, which is recessed within a cylinder 514 opposite the opening of the die, and which is surrounded by an annular recess 516.
  • FIG. 6 shows a schematic section of the manufacturing station for the light module. In particular, the Step 406 off FIG. 4 shown.
  • the punch 502 By pressing in the direction 504, the punch 502 ensures that the arrangement 510 is pressed into the recess of the die 506 and thus forms a positive connection in the sense of the connection region 12d.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Ein Lichtmodul (106) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lichtmodul (106) umfasst:- ein Lichtquellenbauelement (4a-4h);- eine Leiterplatte (2), auf welcher das Lichtquellenbauelement (4a-4h) angeordnet ist; und- ein Wärmeableitelement (6a-6h), welches in einem Verbindungsbereich zwischen Wärmeableitelement (6a-6h) und Leiterplatte (2) formschlüssig mit der Leiterplatte (2) verbunden ist, und welches zumindest abschnittsweise an der Leiterplatte (2) anliegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie eine Fertigungsstation für das Lichtmodul.
  • Die DE 20 2014 002 809 U1 offenbart eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Träger, auf dem eine Halbleiter Lichtquellenanordnung angeordnet ist. Der Kühlkörper weist einen Kühlkörperabschnitt auf, welcher eine Auflagefläche für den Träger ausbildet.
  • Des Weiteren ist bekannt, dass Lichtmodule mit Druckguss-Kühlkörpern ausgestattet werden, um für eine genügende Wärmeableitung von den wärmeerzeugenden Lichtquellenbauelementen zu sorgen. Bei der Montage des Lichtmoduls wird der Kühlkörper ein Wärmeleitmaterial aufgetragen und anschließend die bestückte Leiterplatte mit dem Kühlkörper verschraubt.
  • Mithin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Lichtmodul und eine Fertigungsstation für das Lichtmodul bereitzustellen, um die Wärmeableitung des Lichtmoduls zu verbessern.
  • Ein Aspekt dieser Beschreibung betrifft ein Lichtmodul, welches umfasst: Ein Lichtquellenbauelement; eine Leiterplatte, auf welcher das Lichtquellenbauelement angeordnet ist; und ein Wärmeableitelement, welches in einem Verbindungsbereich zwischen Wärmeableitelement und Leiterplatte formschlüssig mit der Leiterplatte verbunden ist, und welches zumindest abschnittsweise an der Leiterplatte anliegt.
  • Die mechanisch belastbare Verbindung zwischen Leiterplatte und Wärmeableitelement verbessert die Wärmeableitung von der Leiterplatte. Durch den erhöhten Wärmetransport verbessert sich auch die elektrische Effizienz, da ein Betriebspunkt des Lichtquellenbauteils bei reduzierter Temperatur mit einer reduzierten Energieaufnahme einhergeht. Darüber hinaus können weitere Komponenten und Fertigungsschritte entfallen. Beispielsweise kann der Einsatz von Wärmeleitpaste entfallen. Auch können Schraubverbindungen zwischen Wärmeableitelement und Leiterplatte weggelassen werden. Bereits aufgrund der reduzierten Bauteileanzahl fallen Produktionsschritte weg. Folglich wird ein günstiger herstellbares und in Bezug auf die Wärmeableitung effektiveres Lichtmodul bereitgestellt. Das vorgeschlagene Lichtmodul ermöglicht es weitergehend, ein Lichtquellenbauelement mit erhöhter Strahlungsleistung und damit mit erhöhtem lichttechnischen Nutzen zu verwenden, was mit erhöhter Wärmeabgabe einhergeht.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Verbindungsbereich eine Clinch-Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Wärmeableitelement umfasst. Die Clinch-Verbindung ist vorteilhaft besonders beständig und trotzt insbesondere eingekoppelten Vibrationen.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Leiterplatte ein Metalsubstrat und ein Leiterbild umfasst, wobei das Leiterbild von dem Metalsubstrat durch ein Dielektrikum getrennt ist. Das Metallsubstrat eignet sich besonders zum Herstellen der Clinch-Verbindung.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Wärmeableitelement zumindest abschnittsweise flächig an der Leiterplatte, insbesondere an dem Metallsubstrat, anliegt. Die flächige Anlage sorgt für eine Wärmeeinkopplung in das Wärmeableitelement.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Wärmeabgabeelement, insbesondere eine Kühlfinne, mit dem Wärmeableitelement verbunden ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Wärmeableitelement ein U-förmiges Kühlprofil ist. Ein U-förmiges Kühlprofil ist einfach und günstig herstellbar und sorgt für unmittelbare Wärmeableitung von der Leiterplatte an die Umgebungsluft.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine Kühlfinne von einer Sekundärseite der Leiterplatte abragt.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zumindest eine Kühlfinne im Wesentlichen lotrecht zu einer gedachten Fläche durch die Leiterplatte verläuft. Damit kann eine verbesserte Wärmeableitung erfolgen.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtquellenbauelement ein Halbleiterlichtquellenbauteil, insbesondere eine SMD-LED, ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtquellenbauteil auf einer Primärseite der Leiterplatte angeordnet ist.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Wärmeableitabschnitt des Lichtquellenbauteils einen Wärmeableitabschnitt der Leiterplatte kontaktiert. Hierdurch wird eine Wärmeableitkapazität erhöht.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Kontaktbereich zwischen Lichtquellenbauteil und Leiterplatte und der Verbindungsbereich so weit voneinander beabstandet sind, dass das Leiterbild im Bereich des Kontaktbereichs durch den Verbindungsbereich nicht beschädigt wird.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass eine gedachte Längsachse des Wärmeableitbereichs und eine gedachte Achse durch eine Anzahl von Lichtquellenbauteilen sich um zumindest 20°, insbesondere um 90° unterscheiden. Hierdurch kann eine erhöhte Anzahl von Wärmeableitelementen an der Leiterplatte angeordnet werden.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Lichtquellenbauteil zwischen zwei Verbindungsbereichen der Leiterplatte mit dem Wärmeableitelement verbunden ist. Hierdurch wird eine mechanische Kontaktierung der Leiterplatte mit dem Wärmeableitelement zur verbesserten Wärmeableitung sichergestellt.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein Wärmeleitpfad ausgehend von dem Lichtquellenbauteil über eine Lötstelle und die Leiterplatte zu dem Wärmeableitelement führt.
  • Eine vorteilhafte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass ein anderer Wärmeleitpfad ausgehend von dem Lichtquellenbauteil über ein Wärmepad des Lichtquellenbauteils und ein Wärmepad der Leiterplatte zu dem Wärmeableitelement führt.
  • Ein weiterer Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine Fertigungsstation für das Lichtmodul, wobei die Fertigungsstation dazu ausgebildet ist, folgende Fertigungsschritte durchzuführen: Anordnen der Leiterplatte und des Wärmeableitelements in einer zu verbindenden Position zueinander; Bewegen eines Stempels von einer ersten Seite der Anordnung der Leiterplatte und des Wärmeableitelements in Richtung einer auf einer zweiten Seite der Anordnung befindlichen Matrize, und Drücken des Stempels auf die Anordnung und Drücken der Anordnung in die Matrize.
  • Weitere Vorteile und Merkmale finden sich in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    in perspektivischer Ansicht ein Lichtmodul;
    Figur 2
    in schematischer perspektivischer Ansicht eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug;
    Figur 3
    einen schematischen Schnitt eine Anordnung einer Leiterplatte und eines Wärmeableitelements;
    Figur 4
    ein schematisches Ablaufdiagramm; und
    Figuren 5 und 6
    in schematischer Form einen jeweiligen Fertigungsschritt.
  • Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Lichtmodul 106 bzw. eines Teils davon für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Das Lichtmodul 106 umfasst eine Leiterplatte 2, eine Anzahl von Lichtquellenbauelementen 4a bis 4h, und eine Anzahl von Wärme ableitet Elementen 6a bis 6h. Die Lichtquellenbauelemente 4a bis 4h sind jeweils ein SMT-Halbleiterlichtquellenbauteil (SMT: Surface Mounted Technology) und sind auf einer Primärseite 8 der Leiterplatte 2 angeordnet. Die Wärmeleitelemente 6a bis 6h sind auf einer Sekundärseite 10 der Leiterplatte 2 angeordnet. Vorliegend entspricht die Anzahl der Wärmeableitelemente 6a bis 6h der Anzahl der Lichtquellenbauelemente 4a bis 4h. Die Lichtquellenbauelemente 4a bis 4h sind über jeweilige Lötstellen mit der Leiterplatte 2 verbunden. Die Wärmeableitelemente 14 sind über jeweilige Verbindungsbereiche 12 und 14 formschlüssig mit der Leiterplatte 2 verbunden. Beispielsweise ist das Lichtquellenbauteil 14d zwischen den zwei Verbindungsbereichen 12d und 14d angeordnet.
  • Die Leiterplatte 2 ist bevorzugt eine IMS- (Insulated Metallic Substrate) Leiterplatte und umfasst damit ein Metalsubstrat, welches von einem Leiterbild durch ein Dielektrikum getrennt ist.
  • Die Wärmeableitelemente 6a bis 6h können selbstverständlich auch andersartig ausgebildet sein. Beispielsweise kann die entstehende und in die Leiterplatte 2 eingekoppelte Wärmeenergie über ein länglich ausgebildetes Wärmeableitelement an ein weiteres Wärmeableitelement an anderer Stelle abgeführt werden, um beispielsweise Bauraum auf der Sekundärseite der Leiterplatte 2 einzusparen.
  • Jedes der Wärmeableitelemente 6a bis 6h umfasst zwei Kühlfinnen. Beispielsweise umfasst das Wärmeableitelement 6d Kühlfinnen 7d und 9d. Beide Kühlfinnen 7d und 9d sind in einem Zwischenbereich 11d miteinander verbunden, wobei der Zwischenbereich 11d zur Anlage an die Leiterplatte 2 und zur Verbindung mit der Leiterplatte 2 vorgesehen ist.
  • Figur 2 zeigt in schematischer perspektivischer Ansicht die Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 101 bezeichnet. Die Beleuchtungseinrichtung 101 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer ausgebildet. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 101 auch als eine Leuchte oder Ähnliches, die am Heck oder seitlich am Kraftfahrzeug angeordnet ist, ausgebildet sein. Die Beleuchtungseinrichtung 101 umfasst ein Gehäuse 102, das vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 103 weist das Scheinwerfergehäuse 102 eine Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 104 verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 104 ist aus farblosem Kunststoff oder Glas gefertigt.
  • Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 102 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Lichtmodule 105, 106 angeordnet. Die Lichtmodule 105, 106 sind fest oder relativ zu dem Gehäuse 102 bewegbar angeordnet. Die Lichtmodule 105, 106 können als Reflexionsmodule und/oder als Projektionsmodule ausgebildet sein. Selbstverständlich können in dem Scheinwerfergehäuse 102 auch mehr oder weniger als die dargestellten zwei Lichtmodule 105, 106 vorgesehen sein.
  • An der Außenseite des Scheinwerfergehäuses 102 ist ein Steuergerät 107 in einem Steuergerätegehäuse 108 angeordnet. Das Steuergerät 107 dient zur Steuerung und/oder Regelung der Lichtmodule 105, 106 bzw. von Teilkomponenten der Lichtmodule 105, 106, wie beispielsweise der Lichtquellenbauelemente der Lichtmodule 105, 106. Die Ansteuerung der Lichtmodule 105, 106 bzw. der Teilkomponenten durch das Steuergerät 107 erfolgt über Verbindungsleitungen 110, die in Figur 1 durch eine gestrichelte Linie lediglich symbolisch dargestellt sind. Über die Leitungen 110 erfolgt eine Versorgung der Lichtmodule 105, 106 mit elektrischer Energie.
  • Figur 3 zeigt einen schematischen Schnitt entlang einer xz-Ebene aus Figur 1 eine Anordnung umfassend die Leiterplatte 2, das Wärmeableitelement 6d und das Lichtquellenbauteil 4d. Die Leiterplatte 2 umfasst einen Schichtaufbau. Der Schichtaufbau der Leiterplatte 2 umfasst zumindest ein Metalsubstrat 16, ein Dielektrikum 18 sowie ein Leiterbild 20, welches auf dem Dielektrikum 18 angeordnet ist. Selbstverständlich ist dieser Aufbau der Leiterplatte 2 nur beispielhaft und kann eine höhere Anzahl von Schichten und andere Anordnung von Schichten umfassen.
  • In dem Verbindungsbereich 12d ist die Leiterplatte 2 formschlüssig mit dem Wärmeableitelement 6d verbunden. Diese Verbindung ist insbesondere eine Clinch-Verbindung und legt die Leiterplatte 2 durch einen gebildeten Hinterschnitt in dem Wärmeableitelement 6d und das Eingreifen der Leiterplatte 2 in den Hinterschnitt zu dem Wärmeableitelement 6d fest. Dadurch liegt die Sekundärseite 10 der Leiterplatte 2 flächig an dem Wärmeableitelement 6d an. Bevorzugt ist der Verbindungsbereich 12d in der Nähe des Lichtquellenbauteils 4d angeordnet, um die flächige Anlage der Leiterplatte 2 an dem Wärmeableitelement 6d sicherzustellen, und um eine Einkopplung der Wärmeenergie von der Leiterplatte 2 in das Wärmeableitelement 6d sicherzustellen.
  • Das Lichtquellenbauelement 4d umfasst einen Gehäuseabschnitt 22 und einen Lichtabstrahlungsabschnitt 24, welcher im Wesentlichen für die Wärmeentwicklung des Lichtquellenbauelements 4d verantwortlich ist. Ein Wärmeleitpfad 26 führt insbesondere durch eine Lötstelle 28, welche einen elektrischen Kontaktabschnitt 30 des Lichtquellenbauteils 4d mit dem Leiterbild 20 verbindet. Ein weiterer Wärmeleitpfad 28 führt über einen weiteren nicht-elektrischen Kontaktabschnitt 32, welcher lediglich der Wärmeabfuhr von dem Lichtquellenbauelement 4d dient, wobei der nicht-elektrische Kontaktabschnitt 32 mit dem Kupferbild 20 verbunden ist.
  • Das Leiterbild 20 und das Metalsubstrat 16 umfassen beispielsweise Kupfer. Das Metalsubstrat 16 umfasst in einer anderen Ausführungsform beispielsweise Aluminium. Das Wärmeableitelement 6d ist beispielsweise aus einem Metallblech gefertigt und umfasst bevorzugt ebenfalls ein Metall wie beispielsweise Aluminium.
  • Figur 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm. In einem ersten Schritt 402 werden die Leiterplatte und das Wärmeableitelement so zueinander produziert, dass im nächsten Schritt 404 eine Verbindung der Leiterplatte mit dem Wärmeableitelement erfolgen kann. In dem Schritt 404 wird ein Stempel von der Primärseite der Leiterplatte auf die Leiterplatte abgesenkt. Auf der der Leiterplatte gegenüberliegenden Seite der Anordnung befindet sich eine Matrize. In einem auf den Schritt 404 folgenden Schritt 406 wird der Stempel auf die Anordnung und in Richtung der Matrize gedrückt. Selbstverständlich können in einer anderen Ausführungsform die Positionen der Leiterplatte und des Wärmeableitelements getauscht werden und der Stempel wird von der Seite des Wärmeableitelements in Richtung Leiterplatte gedrückt.
  • Figur 5 zeigt einen schematischen Ausschnitt einer Fertigungsstation für das Lichtmodul. Insbesondere ist der Schritt 404 aus Figur 4 gezeigt. Der Stempel 502 wird gemäß einem Pfeil 504 in Richtung der Matrize 506 verfahren, wobei zwischen dem Stempel 502 und der Matrize 506 die Anordnung 510 bestehend aus der Leiterplatte 2 und dem Wärmeableitelement 6d angeordnet ist. Die Matrize 506 umfasst beispielsweise eine zur Richtung des Pfeils 504 lotrechte Fläche 512, welche innerhalb eines Zylinders 514 gegenüber der Öffnung der Matrize zurückspringt, und welche von einer ringförmigen Ausnehmung 516 umgeben ist.
  • Figur 6 zeigt einen schematischen Ausschnitt der Fertigungsstation für das Lichtmodul. Insbesondere ist der Schritt 406 aus Figur 4 gezeigt. Der Stempel 502 sorgt durch das Drücken in Richtung 504 dafür, dass die Anordnung 510 in die Ausnehmung der Matrize 506 eingedrückt wird und damit eine formschlüssige Verbindung im Sinne des Verbindungsbereichs 12d entsteht.

Claims (17)

  1. Ein Lichtmodul (106) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei das Lichtmodul (106) umfasst:
    - ein Lichtquellenbauelement (4a-4h);
    - eine Leiterplatte (2), auf welcher das Lichtquellenbauelement (4a-4h) angeordnet ist; und
    - ein Wärmeableitelement (6a-6h), welches in einem Verbindungsbereich zwischen Wärmeableitelement (6a-6h) und Leiterplatte (2) formschlüssig mit der Leiterplatte (2) verbunden ist, und welches zumindest abschnittsweise an der Leiterplatte (2) anliegt.
  2. Das Lichtmodul (106) nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsbereich eine Clinch-Verbindung zwischen der Leiterplatte (2) und dem Wärmeableitelement (6a-6h) umfasst.
  3. Das Lichtmodul (106) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Leiterplatte (2) ein Metalsubstrat und ein Leiterbild umfasst, wobei das Leiterbild von dem Metalsubstrat durch ein Dielektrikum getrennt ist.
  4. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wärmeableitelement (6a-6h) zumindest abschnittsweise flächig an der Leiterplatte (2), insbesondere an dem Metallsubstrat, anliegt.
  5. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Wärmeabgabeelement, insbesondere eine Kühlfinne, mit dem Wärmeableitelement (6a-6h) verbunden ist.
  6. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Wärmeableitelement (6a-6h) ein U-förmiges Kühlprofil ist.
  7. Das Lichtmodul (106) nach dem Anspruch 5 oder 6, wobei zumindest eine Kühlfinne von einer Sekundärseite der Leiterplatte (2) abragt.
  8. Das Lichtmodul (106) nach dem Anspruch 7, wobei die zumindest eine Kühlfinne im Wesentlichen lotrecht zu einer gedachten Fläche durch die Leiterplatte (2) verläuft.
  9. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lichtquellenbauelement (4a-4h) ein Halbleiterlichtquellenbauteil, insbesondere eine SMD-LED, ist.
  10. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lichtquellenbauteil auf einer Primärseite der Leiterplatte (2) angeordnet ist.
  11. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Wärmeableitabschnitt des Lichtquellenbauteils einen Wärmeableitabschnitt der Leiterplatte (2) kontaktiert.
  12. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Kontaktbereich zwischen Lichtquellenbauteil und Leiterplatte (2) und der Verbindungsbereich so weit voneinander beabstandet sind, dass das Leiterbild im Bereich des Kontaktbereichs durch den Verbindungsbereich nicht beschädigt wird.
  13. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine gedachte Längsachse des Wärmeableitbereichs und eine gedachte Achse durch eine Anzahl von Lichtquellenbauteilen sich um zumindest 20°, insbesondere um 90° unterscheiden.
  14. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Lichtquellenbauteil zwischen zwei Verbindungsbereichen der Leiterplatte (2) mit dem Wärmeableitelement (6a-6h) verbunden ist.
  15. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Wärmeleitpfad ausgehend von dem Lichtquellenbauteil über eine Lötstelle und die Leiterplatte (2) zu dem Wärmeableitelement (6a-6h) führt.
  16. Das Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein anderer Wärmeleitpfad ausgehend von dem Lichtquellenbauteil über ein Wärmepad des Lichtquellenbauteils und ein Wärmepad der Leiterplatte (2) zu dem Wärmeableitelement (6a-6h) führt.
  17. Eine Fertigungsstation für ein Lichtmodul (106) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fertigungsstation dazu ausgebildet ist, folgende Fertigungsschritte durchzuführen:
    - Anordnen der Leiterplatte (2) und des Wärmeableitelements (6a-6h) in einer zu verbindenden Position zueinander;
    - Bewegen eines Stempels von einer ersten Seite der Anordnung der Leiterplatte (2) und des Wärmeableitelements (6a-6h) in Richtung einer auf einer zweiten Seite der Anordnung befindlichen Matrize, und
    - Drücken des Stempels auf die Anordnung und Drücken der Anordnung in die Matrize.
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