WO2010000614A1

WO2010000614A1 - Beleuchtungseinheit für fahrzeugscheinwerfer und fahrzeugscheinwerfer

Info

Publication number: WO2010000614A1
Application number: PCT/EP2009/057511
Authority: WO
Inventors: Alois Biebl
Original assignee: Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2009-06-17
Publication date: 2010-01-07
Also published as: DE102008031262A1

Abstract

Beleuchtungseinheit für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leuchtdiodeneinrichtung (500) und einem Gehäuse (200), in dessen Innenraum auf einer Montageplatine (400) montierte Komponenten einer Betriebsschaltung zum Betreiben der Leuchtdiodeneinrichtung (500) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (200) aus elektrisch isolierendem Material besteht und eine Aufnahme für eine metallische Wärmesenke (100), die thermisch an die Leuchtdiodeneinrichtung (500) gekoppelt ist, besitzt, und die Montageplatine (400) eine elektrisch leitende Schicht (410) aufweist, die, wie auch die metallische Wärmesenke (100), mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung verbunden ist.

Description

Beleuchtungseinheit für Fahrzeugscheinwerfer und Fahrzeugscheinwerfer

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für einen Fahrzeugscheinwerfer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer derartigen Beleuchtungseinheit.

I . Stand der Technik Eine derartige Beleuchtungseinheit ist beispielsweise in der WO 2008/065030 Al offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinheit für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leuchtdiodeneinrichtung und einem metallischen Gehäuse, das die Leuchtdiodeneinrichtung zumindest teil- weise umschließt und das mit Befestigungsmitteln zur Montage der Beleuchtungseinheit in einem Fahrzeugscheinwerfer versehen ist. Diese Befestigungsmittel sind derart ausgestaltet, dass sie eine Ausrichtung der Leuchtdiodenchips gegenüber der Optik des Fahrzeugscheinwerfers er- möglichen. Das metallische Gehäuse kann mit einem Kühlkörper zur Kühlung der Leuchtdiodenchips verbunden werden und zur elektromagnetischen Abschirmung von darin angeordneten Komponenten einer Betriebsschaltung dienen. Allerdings ist die Fertigung des metallischen Gehäuses ver- gleichsweise aufwendig und kostspielig.

II . Darstellung der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinheit mit einem kostengünstigeren Gehäuse bereitzustellen, die eine elektromagnetische Abschirmung ihrer Betriebsschaltung sowie eine ausreichende Kühlung ihrer Leuchtdiodeneinrichtung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausfüh- rungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit für Fahrzeugscheinwerfer weist eine Leuchtdiodeneinrichtung und ein Gehäuse auf, in dessen Innenraum auf einer Montageplatine montierte Komponenten einer Betriebsschaltung zum Betreiben der Leuchtdiodeneinrichtung angeordnet sind, wobei erfindungsgemäß das Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff, besteht und eine Aufnahme für eine metallische Wärmesenke besitzt, die ther- misch an die Leuchtdiodeneinrichtung gekoppelt ist, und wobei sowohl die metallische Wärmesenke als auch eine e- lektrisch leitende Schicht der Montageplatine mit einem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung verbunden sind.

Das aus elektrische isolierendem Material, vorzugsweise Kunststoff, bestehende Gehäuse der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit ist kostengünstiger als das Aluminiumdruckgussgehäuse gemäß dem Stand der Technik, da es geringere Materialkosten verursacht und mittels Spritzguss- technik die elektrischen Anschlüsse unmittelbar im elektrisch isolierenden Gehäusematerial eingebettet werden können. Außerdem ermöglicht die in einer Aufnahme des Gehäuses angeordnete metallische Wärmesenke eine Kühlung der Leuchtdiodeneinrichtung. Mit Hilfe einer elektrisch leitenden Schicht der Montageplatine, die an ein Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung angeschlossen ist, und mittels der ebenfalls an das Massebezugspotential angeschlossenen metallischen Wärmesenke wird eine elektro- magnetische Abschirmung der Komponenten der Betriebsschaltung ermöglicht, so dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit eine gute elektromagnetische Verträglichkeit besitzt.

Vorteilhafterweise ist die metallische Wärmesenke mittels mindestens eines Federkontakts mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung elektrisch leitend verbunden. Dadurch kann auf einfache Weise eine Kontaktierung zwischen der metallischen Wärmesenke und dem Massebezugspotenzial hergestellt werden. Beispielsweise kann zu diesem Zweck in der metallischen Wärmesenke eine Aussparung für eine Metallfeder vorgesehen sein, die mit Klemmsitz zwischen der metallischen Wärmesenke und einem auf Massebezugspotenzial liegenden elektrischen Kontakt der Betriebsschaltung angeordnet ist.

Vorzugsweise liegt der Federkontakt an der metallischen Wärmesenke und an einer elektrischen Kontaktfläche an, die mit der elektrisch leitenden Schicht der Montageplatine elektrisch verbunden ist, um die metallische Wärmesenke über die elektrisch leitende Schicht der Montage- platine mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung zu verbinden.

Die elektrisch leitende Schicht der Montageplatine erstreckt sich in vorteilhafter Weise über die gesamte Ausdehnung der Montageplatine. Dadurch kann die Montagepia- tine als Deckel, Boden oder Seitenwand eines elektromagnetisch abgeschirmten Raumes dienen.

Vorteilhafterweise ist die auf Massebezugspotenzial liegende, elektrisch leitfähige Schicht der Montageplatine als eine innere Schicht der Montageplatine ausgebildet, um sowohl die Vorderseite als auch die Rückseite der Montageplatine mit Bauteilen der Betriebsschaltung bestücken und Leiterbahnen zwischen diesen Bauteilen versehen zu können .

Vorzugsweise bilden die Montageplatine und die metallische Wärmesenke einen Zwischenraum, in dem elektrische Komponenten der Betriebsschaltung angeordnet sind. Dadurch können hochfrequente Störsignale, die von den vorgenannten elektrischen Komponenten der Betriebsschaltung erzeugt werden, mit Hilfe der metallischen Wärmesenke und der auf Massebezugspotenzial liegenden elektrisch leitfähigen Schicht der Montageplatine abgeschirmt werden. Um die elektromagnetische Abschirmung weiter zu verbessern, können die metallische Wärmesenke und die Montageplatine sowie metallisierte Wandabschnitte, die ebenfalls wie die metallische Wärmesenke und die elektrisch leitfähige Schicht der Montageplatte auf Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung liegen, einen Innenraum bilden, in dem hochfrequente Störungen verursachende elektrische Kompo- nenten der Betriebsschaltung angeordnet sind.

Vorteilhafterweise weist die Betriebsschaltung für die Leuchtdiodeneinrichtung an ihrem Spannungseingang ein Filter auf, um hochfrequenten Störsignale, die über die elektrischen Leitungen und Anschlüsse nach außen zu übertragen werden, zu dämpfen.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit kann vorteilhaft in einem Fahrzeugscheinwerfer, beispielsweise als Nebel- licht oder Tagfahrlicht oder auch als Abblendlicht oder Fernlicht verwendet werden. Die Primäroptik der Beleuchtungseinheit kann an die vorgenannten Applikationen entsprechend angepasst werden. Es ist ferner auch möglich, die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit für einen Fahrt- richtungsanzeiger oder als Heckleuchte im Fahrzeug zu verwenden. Zu diesem Zweck kann als Primäroptik beispielsweise eine lichtdurchlässige orangefarbene oder rote Abdeckung verwendet werden.

III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 Eine Abbildung aller Komponenten der Beleuchtungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer auseinander gezoge- nen Darstellung der Beleuchtungseinheit

Figur 2 Eine Seitenansicht des Gehäuses der in Figur 1 abgebildeten Beleuchtungseinheit

Figur 3 Eine Vorderansicht des in Figur 2 abgebildeten Gehäuses

Figur 4 Eine Rückansicht des in den Figuren 2 und 3 abgebildeten Gehäuses Figur 5 Eine Seitenansicht der metallischen Wärmesenke der in Figurl dargestellten Beleuchtungseinheit

Figur 6 Eine Vorderansicht der in Figur 5 abgebildeten metallischen Wärmesenke

Figur 7 Eine perspektivische Darstellung der in den Figuren 5 und 6 abgebildeten metallischen Wärmesenke

Figur 8 Eine Seitenansicht der Primäroptik der in Figur 1 dargestellten Beleuchtungseinheit

Figur 9 Eine perspektivische Darstellung der in Figur 1 abgebildeten Beleuchtungseinheit im montierten Zustand aller ihrer Komponenten

Figur 10 Eine perspektivische Darstellung einer Beleuchtungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbei- spiel der Erfindung

Figur 11 Eine Seitenansicht der Wärmesenke und der Montageplatine der in Figur 1 abgebildeten Beleuchtungseinheit in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung

Die Beleuchtungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein als Kunststoffspritzguss- teil ausgebildetes Gehäuse 200, eine metallische Wärmesenke 100 aus Aluminium, einen Dichtring 300 aus Gummi oder Silikon, eine Montageplatine 400 mit darauf angeord- neten elektrischen Komponenten (nicht abgebildet) und Leiterbahnen (nicht abgebildet) sowie Kontaktflächen (nicht abgebildet) , eine Leuchtdiodeneinrichtung 500 und eine Primäroptik 600. Die Figur 1 zeigt eine auseinander gezogene Darstellung der Beleuchtungseinheit mit ihren einzelnen Komponenten. Im Folgenden werden die vorgenannten Komponenten dieser Beleuchtungseinheit und ihr Zusam- menwirken näher beschrieben.

In den Figuren 2 bis 4 sind Details des Gehäuses 200 dargestellt. Das Gehäuse 200 ist einteilig und als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Es besitzt einen hohlzy- lindrischen Gehäuseabschnitt 210 und einen als Stecker ausgebildeten Gehäuseabschnitt 230. Der hohlzylindrische Gehäuseabschnitt 210 weist eine kreiszylindrische Seitenwand 211 und einen Boden 212 auf. Der hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 besitzt einen Außendurchmesser von 50 Millimeter. Die kreiszylindrische Seitenwand 211 ist mit drei äquidistant entlang ihrer äußeren Mantelfläche und auf gleicher Höhe über dem Boden 212 angeordneten Erhebungen 213a, 213b, 213c versehen, die von der Mantelfläche nach außen vorstehen und die als Justagemittel zur Ausrichtung der Beleuchtungseinheit im Fahrzeugscheinwer- fer dienen. Insbesondere definieren diese drei Erhebungen 213a, 213b, 213c einen Referenzaußendurchmesser des hohl- zylindrischen Gehäuseabschnitts 210 für die Ausrichtung der Beleuchtungseinheit im Fahrzeugscheinwerfer. Durch die Erhebungen 213a, 213b, 213c wird die Wandstärke der kreiszylindrischen Seitenwand 211 in diesem Bereich erhöht und die Seitenwand 211 versteift. Die Oberkante 214 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 ist mit drei äquidistant entlang des Umfangs des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 angeordneten Stegen 214a, 214b, 214c versehen. Diese drei Stege 214a, 214b, 214c bilden koaxi- al angeordnete Ringsegmente, die an die Oberkante 214 der kreiszylindrischen Seitenwand 211 angeformt sind und sich in Richtung der Zylinderachse der kreiszylindrischen Seitenwand 211 erstrecken. Die Breite dieser Stege 214a, 214b, 214c, das heißt, ihre Erstreckung in Umfangsrich- tung der kreiszylindrischen Seitenwand 211, entspricht der Breite bzw. Erstreckung der Erhebungen 213a, 213b, 213c entlang der äußeren Mantelfläche der kreiszylindrischen Seitenwand 211. Die Stege 214a, 214b, 214c sind entlang des Umfangs der kreiszylindrischen Seitenwand 211 an denselben Stellen wie die Erhebungen 213a, 213b, 213c angeordnet. Die oberen Kanten der drei Stege 214a, 214b, 214c definieren eine Ebene, die senkrecht zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 ver- läuft und als Referenzebene zur Ausrichtung der Leuchtdiodeneinrichtung 500 dient. Der als Stecker ausgebildete Gehäuseabschnitt 230 ist außermittig an den Boden 212 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 an der Rückseite angeformt. Der Boden 212 weist einen kreisscheibenförmi- gen, koaxial zur Zylinderachse des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 angeordneten Durchbruch 215 auf, durch den ein säulenartiger Abschnitt 110 der metallischen Wärmesenke 100 hindurchragt. Der Boden 212 ist an der Innenseite des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 mit drei Zapfen 216a, 216b, 216c ausgestattet, die äquidistant entlang des Randes kreisscheibenförmigen Durchbruchs 215 angeordnet sind und sich parallel zur Richtung der Zylinderachse des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 erstrecken. Diese Zapfen 216a, 216b, 216c liegen an einem kreiszylindrischen Teilabschnitt 111 des säulenartigen Abschnitts 110 der metallischen Wärmesenke 100 an und dienen zur Ausrichtung der metallischen Wärmesenke 100 in dem Kunststoffgehäuse 200. Insbesondere gewährleisten die Zapfen 216a, 216b, 216c einen spielfreien Sitz der metallischen Wärmesenke 100 in dem Gehäuse 200 und verhindern Bewegungen der metallischen Wärmesenke 100 in allen Richtungen senkrecht zur Zylinderachse des hohl- zylindrischen Gehäuseabschnitts 210. Der Boden 212 ist an der Innenseite mit drei weiteren Zapfen 217 versehen, die sich ebenfalls parallel zur Zylinderachse des hohlzylind- rischen Gehäuseabschnitts 210 erstrecken und zur Fixierung der Montageplatine 400 dienen. Insbesondere ragen die verjüngten Enden dieser Zapfen 217 durch Durchbrüche 401 in der Montageplatine 400 hindurch und werden an der Oberseite, das heißt, an der vom Boden 212 abgewandten Seite der Montageplatine 400 heiß verstemmt. Die kreiszylindrische Seitenwand 211 besitzt an ihrer Innenseite einen ringförmigen Kragen 218, auf dem der Dichtungsring 300 aufliegt. Der Boden 212 ist außerdem mit zwei hohlen Stegen 219, 220 ausgestattet, die sich parallel zur Zy- linderachse des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 erstrecken und diametral am Rand des kreisscheibenförmigen Durchbruch 215 angeordnet sind. Diese Stege 219, 220 weisen dienen zur Fixierung der Primäroptik 600. In dem Hohlraum der Stege 219, 220 sind Vorsprünge 229a, 229b angebracht, hinter denen die Halterung 610, 620 der Primäroptik 600 einrastet. Aus dem Boden 212 ragen mehrere Metallstifte 221, die mit im Stecker 230 eingebetteten elektrischen Anschlüssen der Beleuchtungseinheit elektrisch leitend verbunden sind und die durch Durchbrüche 402 in der Montageplatine 400 hindurchragen und mit Leiterbahnen oder Kontaktflächen auf der Montageplatine 400 verlötet oder verschweißt oder mittels Pressfit oder Einpresszone kontaktiert sind. Die elektrischen Anschlüsse sind ferner mit metallischen Kontaktstiften 222 verbunden, die aus dem Kunststoffmaterial des Steckers 230 her- ausragen und an der Rückseite der Beleuchtungseinheit bzw. des als Stecker ausgebildeten Gehäuseabschnitts 230 zugänglich sind. Der Boden 212 besitzt an der Außenseite bzw. Rückseite des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 eine passgerechte Aussparung 223 für einen scheiben- förmigen Abschnitt 120 der metallischen Wärmesenke 100. Diese Aussparung 223 wird von einem kreisbogenförmigen Wandabschnitt 224 und einem geradlinig verlaufenden Wandabschnitt 225 begrenzt. Mittels dieser nicht-rotationssymmetrischen Geometrie der Aussparung 223 und des schei- benförmigen Abschnitts 120 der metallischen Wärmesenke 100 wird eine Verdrehsicherung verwirklicht, die Rotationen der metallischen Wärmesenke 100 um die Achse ihres zylindrischen Teilabschnitts 111 in dem Durchbruch 215 im Boden 212 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 verhindert. Im Boden 212 befinden sich an der Rückseite bzw. Außenseite des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 drei ringförmig und äquidistant angeordnete Muttern 226, die derart im Kunststoffmaterial des Gehäuseabschnitts 210 eingebettet und verankert sind, dass ihr Schraubgewinde zum Anschrauben eines externen Kühlsystems zugänglich ist. An der Rückseite des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 ist ferner ein Druckausgleichsloch 227 angebracht, das insbesondere bei geschlossenen Systemen einen Druckausgleich im Fahrzeugscheinwerfer ermög- licht. Dieses Druckausgleichsloch 227 ist optional und kann mittels einer Druckausgleichsmembran (nicht abgebil- det) abgedeckt werden. Von der Außenseite der kreiszylindrischen Seitenwand 211 stehen zwei Referenznasen 228 ab, die als Referenz für die Ausrichtung der Beleuchtungseinheit im Fahrzeugscheinwerfer dienen. Insbesondere definieren diese Referenznasen 228 eine eindeutige Einbaulage der Beleuchtungseinheit im Fahrzeugscheinwerfer.

Details der metallischen Wärmesenke 100 sind in den Figuren 5 bis 7 abgebildet. Sie ist einteilig ausgebildet und besteht aus Aluminium. Die metallische Wärmesenke 100 be- steht aus einem säulenartigen Abschnitt 110 und einem scheibenförmigen Abschnitt 120, der an einem Ende des säulenartigen Abschnitts 110 angeformt ist. Die von dem säulenartigen Abschnitt 110 abgewandte Rückseite 120a des scheibenartigen Abschnitts 120 der metallischen Wärmesen- ke 100 dient als Auflagefläche für ein externes Kühlsystem. Der säulenartige Abschnitt 110 weist einen kreiszylindrischen Teilabschnitt 111 auf, der unmittelbar an den scheibenförmigen Abschnitt 120 grenzt. Der Rand des scheibenförmigen Abschnitts 120 wird von einem kreisbo- genförmigen Randabschnitt 121 und einem geradlinig verlaufenden Randabschnitt 122 gebildet. Der geradlinig verlaufende Randabschnitt 122 der Wärmesenke 100 liegt an dem geradlinig verlaufenden Wandabschnitt 225 in der Aussparung 223 an und der kreisbogenförmige Randabschnitt 121 der Wärmesenke 100 liegt an dem kreisbogenförmigen Wandabschnitt der Aussparung 223 an. Der säulenartige Abschnitt 110 der Wärmesenke 100 ragt durch den Durchbruch 215 im Boden 212 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 und der kreiszylindrische Teilabschnitt 111 liegt spielfrei an den Zapfen 216a, 216b, 216c an. Der säulen- artige Abschnitt 110 weist an seinem Ende eine parallel zum scheibenförmigen Abschnitt 120 verlaufende, ebene Montagefläche 112 auf, die durch zwei parallel zueinander verlaufende Seitenkanten 113, 114 begrenzt wird. Auf die- ser Montagefläche 112 wird die Leuchtdiodeneinrichtung 500 mittels eines Bestückungsautomaten in wohl definierter Ausrichtung und Abstand zu den Seitenkanten 113, 114 aufgeklebt. Zu beiden Seiten der Montagefläche 112 befinden sich jeweils eine parallel zur Montagfläche 112 ver- laufend Oberfläche 115, 116, die in geringerer Höhe über dem scheibenförmigen Abschnitt 120 angeordnet sind und jeweils mit einer Vertiefung 117, 118 versehen sind. Der säulenartige Abschnitt 110 der Wärmesenke 100 ragt durch einen Durchbruch 403 in der Montageplatine 400 hindurch, so dass die Montagefläche 112 in der von den oberen Kanten der Stege 214a, 214b, 214c definierten Ebene liegt und die metallische Wärmesenke 100 wird in dieser Höhenlage mittels Kleber an dem Gehäuse 200 fixiert. In der als Langloch ausgebildeten Vertiefung 118 ist ein Tempe- ratursensor angeordnet und mittels wärmeleitfähiger Paste fixiert. Der Temperatursensor überwacht die Temperatur der Leuchtdiodeneinrichtung 500 während des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung. In der anderen Vertiefung 117 ist eine Metallfeder angeordnet, die mit Federwirkung ge- gen einen auf Massebezugspotential liegenden elektrischen Kontakt auf der Montageplatine 400 drückt. Dadurch ist die metallische Wärmesenke 100 mit dem Massebezugspotenzial verbunden und wird zum Bestandteil einer elektromagnetischen Abschirmung der Treiberschaltungen für die Leuchtdiodeneinrichtung. Die elektromagnetische Verträglichkeit der Beleuchtungseinheit wird damit verbessert. Der Dichtungsring 300 besteht aus Gummi oder Silikon und liegt auf dem Kragen 218 an der Innenseite der kreiszylindrischen Seitenwand 211 auf. Auf dem Dichtungsring 300 liegt die Montageplatine 400 auf, welche die elektrischen Komponenten der Treiberschaltung zum Betreiben der Leuchtdiodeneinrichtung trägt.

Die Montageplatine 400 ist kreisscheibenförmig ausgebildet und besitzt einen zentralen Durchbruch 403, durch den der säulenartige Abschnitt 110 der metallischen Wärmesen- ke 100 mit der darauf fixierten Leuchtdiodeneinrichtung 500 hindurchragt. Die Montageplatine 400, der Dichtungsring 300, die kreiszylindrische Seitenwand 211 und der Boden 212 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 bilden einen Innenraum. Auf der dem Innenraum zugewandten Rückseite 420 der Montageplatine 400 sind elektrische Komponenten (nicht abgebildet) einer Betriebsschaltung zum Betreiben der Leuchtdiodenanordnung 500 angeordnet und gegebenenfalls durch Leiterbahnen, die ebenfalls auf der Montageplatine angeordnet sind, miteinander verbun- den. Auf der Vorderseite 430 der Montageplatine 400 sind Leiterbahnen (nicht abgebildet) und elektrische Kontaktflächen (nicht abgebildet) zum Kontaktieren der Leuchtdiodeneinrichtung 500 sowie gegebenenfalls weitere Komponenten der Betriebsschaltung angeordnet, die während ih- res Betriebs keine hochfrequenten Störsignale verursachen können. Die Montageplatine 400 ist vorzugsweise mehrlagig ausgebildet und besitzt zusätzlich zu den Leiterbahnen auf der Vorderseite und Rückseite eine innere Metallschicht 410, die im elektrisch isolierenden Material der Montageplatine 400 eingebettet und mit dem Massebezugspo- tential der Betriebsschaltung für die Leuchtdiodeneinrichtung 500 verbunden ist, um die elektromagnetische Verträglichkeit der Beleuchtungseinheit zu erhöhen. Die vorgenannte innere, auf Massebezugspotential liegende Me- tallschicht 410 trägt zusammen mit der ebenfalls auf Massebezugspotential liegenden metallischen Wärmesenke 100 zur elektromagnetischen Abschirmung der auf der Rückseite 420 der Montageplatine 400 angeordneten elektrischen Komponenten der Betriebsschaltung für die Leuchtdiodenein- richtung 500 bei. Die auf Massebezugspotenzial liegende innere Metallschicht 410 der Montageplatine 400 ist zur Vorderseite 430 und Rückseite 420 der Montageplatine 400 durchkontaktiert . Insbesondere ist die innere Metallschicht 410 zur elektrischen Kontaktfläche 411 auf der Rückseite 420 der Montageplatine 400 durchkontaktiert, an der die in der Vertiefung 219 der metallischen Wärmesenke 100 angeordnete Metallfeder 450 mit Klemmsitz und Federwirkung anliegt. Die Metallfeder 450 besteht aus einem Draht, der schraubenlinienartig gewunden ist. Beispiels- weise besteht die elektrisch leitende Metallfeder 450 aus Federstahl oder Kupfer. Mit Hilfe der Metallfeder 450 ist die metallische Wärmesenke 100 über die Kontaktfläche 411 und die innere Metallschicht 410 der Montageplatine 400 mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung elekt- risch leitend verbunden.

Die auf der Rückseite 420 der Montageplatine 400 montierten Komponenten (nicht abgebildet) der Betriebsschaltung sind in dem Zwischenraum zwischen dem scheibenförmigen Abschnitt 120 der metallischen Wärmesenke 100 und der Montageplatine 400 angeordnet. Dadurch bilden die innere Metallschicht 410 der Montageplatine 400 und die metallische Wärmesenke 400 eine elektromagnetische Abschirmung für die auf der Rückseite 420 der Montageplatine 400 montierten Komponenten der Betriebsschaltung. Messungen ha- ben gezeigt, dass durch diese elektromagnetische Abschirmung die Störsignale, die von diesen Komponenten der Betriebsschaltung im Frequenzbereich von 0,15 MHz bis ca. 100 MHz verursacht werden, um mehr als 20 Dezibel geschwächt werden können. Eine weitere Verbesserung der e- lektromagnetischen Abschirmung kann durch eine Metallisierung der Innenseite der kreiszylindrischen Seitenwand 211 des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 erreicht werden, die ebenfalls an das Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung angeschlossen wird. In diesem Fall bilden die Montageplatine 400 mit ihrer inneren Metallschicht 410, der scheibenartigen Abschnitt 120 der Wärmesenke 100 und die metallisierte Seitenwand 211 einen elektromagnetisch abgeschirmten Innenraum für die auf der Rückseite 420 der Montageplatine montierten Komponenten Betriebs- Schaltung. Um keine hochfrequenten elektromagnetischen Störsignale über die elektrischen Leitungen und Anschlüsse der Beleuchtungseinheit nach außen zu leiten, weist die Betriebsschaltung an ihrem Spannungseingang ein Filter für hochfrequente Signale auf, beispielsweise ein Tiefpassfilter oder ein Bandpassfilter, um Störsignale mit Frequenzen größer 0,15 MHz zu dämpfen.

Die Montageplatine 400 ist mit drei Bohrungen 401 versehen, die ringsum den zentralen Durchbruch 403 angeordnet sind. Nach ihrer Montage sitzt die Montageplatine 400 auf den Zapfen 217 auf, so dass deren verjüngte Enden durch die Durchbrüche 401 hindurchragen. Durch Heißverstemmen der verjüngten Enden der Zapfen 217 wird die Montageplatine 400 am Gehäuse 200 fixiert. Die Montageplatine 400 besitzt außerdem vier weitere Bohrungen 402, die an ihrem Rand, oberhalb des als Stecker ausgebildeten Gehäuseabschnitts 230 angeordnet sind und durch die die Metallstifte 221 hindurchragen, um eine elektrisch leitende Verbindung zu Kontaktflächen auf der Vorderseite der Montageplatine 400 zu ermöglichen. Der zentrale Durchbruch 403 in der Montageplatine 400 ist so gestaltet, dass auch Halterungen 610, 620 der Primäroptik 600 durch den Durchbruch 403 hindurchragen und in die hohlen Stege 219, 220 eingreifen können.

Die Leuchtdiodeneinrichtung 500 besteht aus fünf Leucht- diodenchips, die auf einer Trägerplatte in einer Reihe angeordnet und von den Wänden eines Rahmens umgeben sind. Diese Leuchtdiodenchips sind mit einer Leuchtstoffbe- schichtung (Chip-Layer-Coating) versehen, die das von den Leuchtdiodenchips generierte blaue Licht teilweise in Licht anderer Wellenlängen konvertiert, so dass die Beleuchtungseinheit während ihres Betriebs weiß erscheinendes Licht emittiert. Bei den Leuchtdiodenchips handelt es sich um beispielsweise um Dünnfilm-Leuchtdiodenchips, deren Grundprinzip beispielsweise in der Druckschrift I. Schnitzer et al . , Appl . Phys . Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174-2176 beschrieben ist. Die Leuchtdiodeneinrichtung 500 ist mittels eines Bestückungsautomaten parallel zu den Seitenkanten 113, 114 ausgerichtet und mittig auf der Stirnfläche 112 des säulenartigen Abschnitts 110 der metallischen Wärmesenke 100 mit gleichem Abstand zu den Rändern der als Montagefläche dienenden Stirnfläche 112 aufgeklebt. Die Leuchtdiodeneinrichtung 500 ist elektrisch leitend mit elektrischen Kontakten auf der Montageplatine 400 verbunden und wird mit Hilfe der Betriebs- Schaltung, deren Komponenten auf der Montageplatine 400 angeordnet sind, betrieben. Die Betriebsschaltung versorgt die Leuchtdiodenchips der Leuchtdiodeneinrichtung 500 mit Strom und ermöglicht mit Hilfe des bereits oben erwähnten Temperatursensors eine Regelung der elektri- sehen Leistungsaufnahme der Leuchtdiodeneinrichtung 500 in Abhängigkeit von der Temperatur der Leuchtdiodeneinrichtung 500. Im Fall einer drohenden Überhitzung der Leuchtdiodeneinrichtung 500 kann beispielsweise der von der Betriebsschaltung bereitgestellte Strom für die Leuchtdiodeneinrichtung 500 reduziert werden. Der Temperatursensor kann zu diesem Zweck beispielsweise als temperaturabhängiger Widerstand, insbesondere als NTC- Widerstand mit negativer Temperaturcharakteristik, ausgebildet sein.

Bei der Primäroptik 600 handelt es sich um eine durchsichtige, kuppelartige Abdeckung der Leuchtdiodeneinrichtung 500 aus Kunststoff oder Glas. Die Primäroptik 600 weist zwei hakenförmige Halterungen 610, 620 auf, die in die hohlen Stege 219, 220 eingeführt werden und deren Ha- ken 611, 621 dort hinter den Vorsprüngen 229a, 229b einrasten. Der Steg 220 ist mit einem Langloch versehen, das einen ovalen Querschnitt besitzt, während der Steg 219 einen Hohlraum mit kreisförmigem Rand besitzt. Dadurch kann auch für die Primäroptik 600 eine eindeutige Orien- tierung vorgegeben werden. Das ist von Bedeutung, wenn - I i

die durchsichtige kuppelartige Abdeckung 600 durch eine Primäroptik mit Licht lenkenden Eigenschaften ersetzt wird. Allerdings kann die kuppelartige Abdeckung 600 auch entfallen oder durch eine Primäroptik mit Abbildungsei- genschaften oder Lichtleitereigenschaften ersetzt werden, die das Licht von der Leuchtdiodeneinrichtung in vorgegebene Raumrichtungen lenkt oder bündelt.

In Figur 9 ist die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im montierten Zu- stand aller ihrer Einzelteile dargestellt.

Figur 10 zeigt eine Beleuchtungseinheit gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Beleuchtungseinheit unterscheidet sich von der Beleuchtungseinheit gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass die Beleuchtungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel drei Befestigungsvorrichtungen 241, 242, 243 besitzt, die am Gehäuse 200 der Beleuchtungseinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung angeformt sind. In allen anderen Details stimmen die Beleuch- tungseinheiten gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Aus diesem Grund tragen in Figur 10 identische Bauteile dieselben Bezugszeichen wie die entsprechenden Bauteile des ersten Ausführungsbeispiels, das in den Figuren 1 bis 9 abgebildet ist. Die drei Haltevorrichtungen 241, 242, 243 sind mit Bohrungen versehene Laschen, die äquidistant entlang des Außenum- fangs des hohlzylindrischen Gehäuseabschnitts 210 des Kunststoffgehäuses 200 angeordnet sind. Die mit Bohrungen versehenen Laschen 241, 242, 243 liegen in einer gemein- samen Ebene senkrecht zur Zylinderachse des hohlzylindri- sehen Gehäuseabschnitts 210 und ermöglichen eine Befestigung der Beleuchtungseinrichtung mit Hilfe von Schrauben im Fahrzeugscheinwerfer.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Insbesondere kann die Kontaktierung der metallischen Wärmesenke mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung auch auf andere Weise herbeigeführt werden als mit der oben beschriebenen Metallfeder. Anstelle der schraubenlinienartigen Feder 450 kann beispielsweise eine Blattfeder oder auch eine anders geformte elektrisch leitende Feder verwendet werden. Insbesondere kann die Feder beispielsweise auch mit der Kontaktfläche 411 auf der Montageplatine 400 verlötet oder verschweißt sein und federnd an der metallischen Wärmesenke 100 anliegen. Die Masseanbindung kann ferner auch über mehrere Federkontakte erfolgen.

Außerdem können auch die Zapfen 217 zur Fixierung der Montageplatine 400 an dem Gehäuse 200 elektrisch leitend ausgebildet sein, beispielsweise mittels einer Metalli- sierung, um eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der metallischen Wärmesenke 100 und der inneren Metallschicht 410 der Montageplatine 400 und damit eine Masse- anbindung der Wärmesenke 100 herzustellen.

Claims

Ansprüche

1. Beleuchtungseinheit für Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leuchtdiodeneinrichtung (500) und einem Gehäuse (200), in dessen Innenraum auf einer Montageplatine (400) montierte Komponenten einer Betriebs- Schaltung zum Betreiben der Leuchtdiodeneinrichtung (500) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Gehäuse (200) aus elektrisch isolierendem Material besteht und eine Aufnahme für eine metal- lische Wärmesenke (100), die thermisch an die

Leuchtdiodeneinrichtung (500) gekoppelt ist, besitzt,

- die Montageplatine (400) eine elektrisch leitende Schicht (410) aufweist, die mit einem Massebe- zugspotenzial der Betriebsschaltung verbunden ist, und

- die metallische Wärmesenke (100) mit dem Massebezugspotenzial der Betriebsschaltung verbunden ist .

2. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 1, wobei die metallische Wärmesenke (100) mittels mindestens eines Federkontakts (450) mit dem Massebezugspotenzial elektrisch leitend verbunden ist.

3. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 2, wobei der Fe- derkontakt (450) an der metallischen Wärmesenke

(100) und an einer elektrischen Kontaktfläche (411) anliegt, die mit der elektrisch leitenden Schicht

(410) verbunden ist.

4. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis

3, wobei die elektrisch leitende Schicht (410) sich über die gesamte Ausdehnung der Montageplatine

(400) erstreckt.

5. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis

4, wobei die elektrisch leitende Schicht (410) eine innere Schicht der Montageplatine (400) ist.

6. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis

5, wobei die Montageplatine (400) und die metalli- sehe Wärmesenke (100) einen Zwischenraum bilden, in dem elektrische Komponenten der Betriebschaltung angeordnet sind.

7. Beleuchtungseinheit nach Anspruch 6, wobei die Montageplatine (400) und die metallische Wärmesenke (100) sowie metallisierte Wandabschnitte des Gehäuses einen Innenraum bilden, in dem elektrische Komponenten der Betriebschaltung angeordnet sind.

8. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis

7, wobei die Betriebschaltung an ihrem Spannungs- eingang ein Filter aufweist, das Signale mit Frequenzen größer oder gleich von 0,15 MHz dämpft.

9. Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis

8, wobei das Gehäuse (200) aus Kunststoff besteht.

10. Fahrzeugscheinwerfer mit einer Beleuchtungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9.