WO2017191182A1 - Verfahren zur anordnung eines schaltungsträgers und vorrichtung zur anordnung eines schaltungsträgers - Google Patents

Verfahren zur anordnung eines schaltungsträgers und vorrichtung zur anordnung eines schaltungsträgers Download PDF

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WO2017191182A1
WO2017191182A1 PCT/EP2017/060523 EP2017060523W WO2017191182A1 WO 2017191182 A1 WO2017191182 A1 WO 2017191182A1 EP 2017060523 W EP2017060523 W EP 2017060523W WO 2017191182 A1 WO2017191182 A1 WO 2017191182A1
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optical system
circuit carrier
light source
semiconductor light
stop
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PCT/EP2017/060523
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Matthias Brendle
Bodo SCHUMACHER
Daniel Euchner
Oliver Fritz
Klaus Heusing
Frank SPAEDER
Andreas Kress
Jens Kuhn
J. Tobias F. Wagner
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Automotive Lighting Reutlingen Gmbh
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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
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/39—Attachment thereof
    • 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]
    • F21S41/147—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device
    • F21S41/148—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being angled to the optical axis of the illuminating device the main emission direction of the LED being perpendicular to the optical axis
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for the arrangement of a circuit carrier according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of
  • headlights or tail lights is a highly accurate positioning and alignment of the
  • Lighting device arranged and fastened there.
  • the present invention is the object of the
  • Lighting device to improve.
  • the object underlying the invention is achieved by a method according to claim 1 and a device according to an independent claim.
  • Circuit carrier comprising at least one
  • the relative movement may comprise not only a displacement in an imaginary surface but also a rotation about an axis perpendicular to the surface.
  • a particular advantage is that in the arrangement of the circuit substrate and the optical system to each other no optical inspection is necessary.
  • Circuit carrier determined in the specific position relative to the optical system.
  • the position reached by the relative movement can be fixed, thus also an exact positioning of the light-emitting area to the optical system
  • a target position for the at least one semiconductor light source is determined in dependence on the actual positions
  • Holes determines the exact positioning of the light emitting area to the optical system.
  • the optical system comprises an optical with the semiconductor light source
  • Acting section is comprehensive by a tool part
  • the desired position is dependent on a further desired position of the at least one light-emitting region of the at least one
  • the invention also proposes a corresponding device, which is characterized in that it comprises:
  • a memory element for storing a desired position of a light-emitting region of the semiconductor light source with respect to at least two holes in the circuit carrier, means for fixing the at least one
  • FIGS 1, 3 and 5 are each a schematic
  • Figures 2 and 4 each a device for
  • Figure 6 is a schematic perspective
  • lighting equipment for example headlamps or
  • LEDs light-emitting diodes
  • These have a light-emitting region which, for example, comprises converter material that is used in the
  • Beaming with blue light from an LED emits yellow light that mixes with the blue light of the LED to white light.
  • a circuit carrier can be particularly accurate relative to the optical system of
  • Lighting device can be arranged.
  • the optical system may be a light module 20 (see FIG. 1 ).
  • Lighting device of a motor vehicle for example.
  • a motor vehicle headlight or a motor vehicle light be.
  • the optical system 20 includes, for example, a
  • Reflection surface 24 of a reflector a reflector
  • Light entrance region of a front optics made of a solid transparent material for bundling light rays by refraction when entering the optics and / or
  • Total reflection at lateral interfaces of the optics, or a light entrance region of a light guide or the like, in relation to a high-precision arrangement of a light emitting diode 32 is important to allow the optical system 20 a
  • the inventive method begins according to a
  • Circuit carrier 30 predetermined. It is preferred
  • Circuit board 30 fixed.
  • Semiconductor light source 32 optically detected ( Figure 2).
  • the optical detection of the light-emitting region 34 can be carried out, for example, with a camera.
  • the camera 52 faces the light emitting area 34 of the semiconductor light source 32.
  • the semiconductor light source 32 can be operated to detect the light emitting area 34 for light generation. But it is also possible, the
  • the semiconductor light source 32 is disposed on the circuit substrate 30.
  • the circuit substrate 30 In the previously arranged on the circuit substrate 30
  • an actual position 102 of the semiconductor light source 32 is detected in a function block 122.
  • a function block 122 For this purpose, for example, by means of the camera 52nd determined acquisition of the circuit substrate 30 is analyzed for edges of the light-emitting area 34 and / or to a center of gravity of the light-emitting area 34 down.
  • the actual position of the light-emitting region 34 or the semiconductor light source 32 is determined.
  • Circuit substrate 30 introduced at respective desired positions 104 and 106 by means of a drilling device 158.
  • the desired positions 104 and 106 are determined as a function of the actual position 102. To determine the desired positions 104 and 106, for example, a desired distance of the actual position 102 to a straight line through the desired positions 104 and 106 can be used.
  • an orientation of an edge of the light-emitting region 34 can be used to determine the desired positions 104 and 106 in addition to the actual position 102, the straight line through the desired positions 104 and 106 substantially parallel to the aforementioned edge of the light-emitting Align area.
  • the semiconductor light source 34 is dependent on the
  • the light-emitting region 34 can be optically detected in order to determine the position of the
  • Functional block 4 two holes at actual positions 108 and 110 by means of another drilling device in the
  • Circuit board 30 drilled.
  • Functional block 132 the actual positions 108 and 110 are determined by means of an optical inspection system comprising the camera 52.
  • a desired position 112 for the semiconductor light source 32 is determined and the semiconductor light source 32 is positioned at the desired position 112 and connected to the circuit carrier 30.
  • a photograph of the semiconductor light source 32 recorded by means of the camera 52 is analyzed for edges of the light-emitting region 34 and / or for a center of gravity of the light-emitting region 34.
  • the semiconductor light source 32 is positioned on the circuit carrier 30 and connected to the
  • a respective abutment region 140 and 142 assigned to a stop region 26, 28 is introduced into the bores 33, 35.
  • Stop elements 140 and 142 can be used as pins with in
  • Circuit substrate 30 carried out such that the arranged in the bores 33 and 35 stop members 140 and 142 abut the respective stop region 28 and 26.
  • the circuit carrier 30 is fixed in the specific position relative to the optical system 20.
  • the circuit carrier 30 may be attached to the optical system 20.
  • welding, gluing, screwing or clamping is conceivable. This results in a lighting device with an optical system 20, in which the light-emitting surface 34 of the semiconductor light source 32 with a particularly high
  • Regions of the optical system 20 is positioned.
  • Method is that an arrangement step of the optical system 20 and the circuit substrate 30 by the previously done arrangement of the stopper member 140, 142 and the semiconductor light source 32 is simplified to each other.
  • the desired high accuracy between light-emitting region 34 of the semiconductor light source 32 and the rest of the optical system is - regardless of the
  • Circuit carrier 30 - already by the specification and
  • FIG. 2 shows a device 150 for carrying out the
  • the semiconductor light source 32 is pre-arranged on the circuit carrier 30 and connected to the
  • Circuit board 30 connected.
  • the circuit carrier 30 is held by means of a holding device 151 at a defined position.
  • the camera 52 detects the actual position 102 of the light-emitting region 34 and passes this actual position 102 to a computing device 152 on.
  • the computing device 152 comprises a memory element 154, on which the desired position of the light-emitting region 34 of the
  • Semiconductor light source 32 with respect to the at least two
  • Holes 33 and 35 is stored. This target position can, for example, based on practical experiments
  • the computing device 152 further comprises a computing unit 156,
  • the camera images of the camera 52 are using the
  • the computing device 152 controls the drilling device 158 such that the bores 33 and 35 are bored at the desired positions 104 and 106 of the circuit carrier 30.
  • the desired position 104 and 106 are also used to the stop element 140 and 142 in the executed
  • the optical system 20 and the circuit carrier 30 are moved relative to each other by means of a manipulator 162 or by hand in such a way that the stop elements 140 and 142 at the stop regions 26 and 28 of the optical
  • the optical system 20 and the circuit carrier 30 can be permanently fixed to one another.
  • FIG. 4 shows a device 170 for carrying out the method according to FIG. 1.
  • the bores 33 and 35 are already predrilled in the device
  • Circuit carrier 30 executed.
  • the computing device 152 determines the actual positions 108 and 110 of the holes 33 and 35. In dependence on the previously determined target position, which is stored on the memory element 154, a desired position 112 of
  • the semiconductor light source 32 By means of a manipulator 164, the semiconductor light source 32
  • Stop element 140 and 142 introduced into the bores 30 and 35 and carried out the relative movement of the optical system 20 and the circuit substrate 30 to each other.
  • Devices 150 and 160 are generally also signifiable as means.
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of an optical system 20 having an optical active section 24, which in the present case is designed, for example, as a reflector surface.
  • an optical active section 24 which in the present case is designed, for example, as a reflector surface.
  • Effective portion 24 also as a transmission element
  • the optical active section 24 is an integral part of the optical system 20.
  • the stopper areas 26 and 28 are oriented in the x-direction and arranged on the optical system 20 in one piece at a arranged in the emission of the optical system 20 narrow side of a base plate of the optical system 20.
  • Semiconductor light source 32 emitted light beam 200 is reflected by the effective portion 24 as a reflected light beam 202.
  • the optical system 20 On the side facing away from the optical active section 24, the optical system 20 in a form not shown
  • the optical system 20 may include the
  • Circuit board 30 facing investment geometry and / or a contact surface include.
  • the contact surface can serve for bonding to the circuit carrier 30.
  • a screw connection of the optical system 20 with the circuit carrier 30 or another element may be provided.
  • the optical system 20 provides corresponding screw leadthroughs on the side facing away from the optical active section 24.
  • height compensation can take place to prevent or reduce stresses in the optical system 20.
  • Stop elements 140 and 142 are shown in the
  • a holding device 46, on which the circuit carrier 30 is arranged, may be formed as a heat sink.
  • Stop elements 42 and 44 on the stop regions 26 and 28, a movement of the circuit substrate 30 and the optical system 20 is limited to each other in at least one plane, for example, the yz plane.
  • the stop region 26 runs essentially parallel to the y-axis and, together with the stop element 142, limits the movement of the optical system 20 in the positive x direction with the circuit carrier 30 stationary.
  • the abutment region 28 is V-shaped and, together with the abutment element 140, limits the movement of the optical system 20 relative to the abutment element
  • Stop regions 26 and 28 a movement of the optical system 20 and the circuit substrate 30 to each other.
  • a highly precisely prepositioned semiconductor light source 32 on the one hand a highly accurate positioning of the light-emitting region 34 to the optical system 20 is achieved.
  • the step of arranging the optical system 20 and the circuit substrate 30 becomes
  • stop regions 26 and 28 are formed in their respective course as projecting ribs. This improves, among other things, the positional accuracy. In particular, when abutment of the stop members 140 and 142 at the abutment portions 26 and 28 a
  • stop areas 26 and 28 may also be designed differently. However, what is essential is an opening formed with respect to the base plate towards the respective stop elements 140 and 142
  • the tool for producing the optical system 20 is designed such that there is no tool or slider separation at the stop regions 26 and 28, which is due to a corresponding lack of flexibility of the optical
  • the bores 33 and 35 into which the stopper elements 140 and 142 are inserted are arranged oriented transversely to the x-direction, ie substantially perpendicular to the emission direction, to the edges of the circuit carrier 30 and / or to the edges of the optical system 20.
  • the distance of the desired positions 104 and 106 or the distance of the actual positions 108 and 110 thereby selected as large as possible, which keeps tolerances and errors small and thus further improves the positioning accuracy.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Anordnung eines Schaltungsträgers (30) umfassend zumindest eine Halbleiterlichtquelle (32) in einer bestimmten Lage relativ zu einem optischen System (20) einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen.

Description

Verfahren zur Anordnung eines Schaltungsträgers und
Vorrichtung zur Anordnung eines Schaltungsträgers Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anordnung eines Schaltungsträgers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff eines
nebengeordneten Anspruches.
Zur Erzeugung vorgegebener lichttechnischer Funktionen von Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge wie
beispielsweise Scheinwerfern oder Heckleuchten ist eine hochgenaue Positionierung und Ausrichtung der
lichtemittierenden Bereiche von verwendeten
Halbleiterlichtquellen relativ zu dem restlichen optischen System von großer Bedeutung. Aus der WO 2014/1535761 ist ein Verfahren zur kameragesteuerten hochgenauen Platzierung von Halbleiterlichtquellen auf einem Schaltungsträger bekannt. Der lichtemittierende Bereich der LED wird erfasst und anhand von dessen Position die LED auf dem
Schaltungsträger platziert und anschließend elektrisch
kontaktiert. In einem nachfolgenden Montageschritt wird dann der Schaltungsträger mit der oder den darauf
montierten LEDs in dem optischen System eine
Beleuchtungseinrichtung angeordnet und dort befestigt.
Hierzu weist der Schaltungsträger Referenzpunkte oder
Markierungen auf, die relativ zu mindestens einem
entsprechenden Referenzbereich des optischen Systems angeordnet werden. Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die
Genauigkeit bei der Positionierung und der Ausrichtung von lichtemittierenden Flächen von Halbleiterlichtquellen relativ zu einem optischen System einer
Beleuchtungseinrichtung zu verbessern.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach einem nebengeordneten Anspruch gelöst.
Es wird vorgeschlagen, dass zur Anordnung eines
Schaltungsträgers umfassend zumindest eine
Halbleiterlichtquelle in einer bestimmten Lage relativ zu einem optischen System folgende Schritte ausgeführt werden: - Vorgeben einer Soll-Lage eines lichtemittierenden
Bereichs der Halbleiterlichtquelle in Bezug auf zumindest zwei Bohrungen in dem Schaltungsträger,
- Festlegen der mindestens einer Halbleiterlichtquelle und der Bohrungen in Abhängigkeit von der Soll-Lage zueinander, - Einführen eines jeweiligen, einem Anschlagbereich des optischen Systems zugeordneten Anschlagelements in die Bohrungen, und
- Durchführen einer Relativbewegung des Schaltungsträgers und des optischen Systems relativ zueinander derart, dass die Anschlagelemente an dem jeweiligen Anschlagbereich anliegen .
Die damit einhergehende Relativbewegung zwischen dem lichtemittierenden Bereichs der Halbleiterlichtquelle und einem optischen Wirkbereich bis zum Anliegen der
Anschlagelemente an dem jeweiligen Anschlagbereich
ermöglicht die exakte Positionierung des lichtemittierenden Bereichs zu dem mit dem lichtemittierenden Bereich
zusammenwirkenden optischen Wirkbereich des optischen
Systems. Die Relativbewegung kann neben einer Verschiebung in einer gedachten Fläche auch eine Verdrehung um eine zu der Fläche senkrecht stehenden Achse umfassen.
Ein besonderer Vorteil liegt besteht darin, dass bei der Anordnung des Schaltungsträgers und des optischen Systems zueinander keine optische Inspektion notwendig ist.
Vielmehr kann durch die vorangehende Positionierung und Festlegung der Anschlagelemente und der
Halbleiterlichtquelle zueinander die exakte Verbauposition bereits festgelegt werden. Mithin können Fertigungsschritte voneinander entkoppelt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird der
Schaltungsträger in der bestimmten Lage relativ zu dem optischen System festgelegt. Somit kann unter geringem Aufwand die durch die Relativbewegung erreichte Lage fixiert werden, womit auch eine exakte Positionierung des lichtemittierenden Bereichs zu dem optischen System
festgelegt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird eine Ist- Position des lichtemittierenden Bereichs der
Halbleiterlichtquelle in Bezug zu dem Schaltungsträger ermittelt, Soll-Positionen für die Bohrungen werden in Abhängigkeit von der Ist-Position ermittelt, und die Bohrungen werden an der jeweiligen Soll-Position in den Schaltungsträger eingebracht. So kann vorteilhaft eine vorverbaute Halbleiterlichtquelle mittels der Ausführung der Bohrungen nachgehend exakt zu dem optischen System positioniert werden.
In einer vorteilhaften alternativen Ausführungsform werden Ist-Positionen der Bohrungen in Bezug zu dem
Schaltungsträger ermittelt, eine Soll-Position für die zumindest eine Halbleiterlichtquelle wird in Abhängigkeit von den Ist-Positionen ermittelt, und die
Halbleiterlichtquelle wird an der Soll-Position mit dem Schaltungsträger verbunden. Der Vorteil dieser
Ausführungsform besteht darin, dass eine Bestückung des Schaltungsträgers in Abhängigkeit von zuvor ausgeführten
Bohrungen die exakte Positionierung des lichtemittierenden Bereichs zu dem optischen System bestimmt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das optische System einen optisch mit der Halbleiterlichtquelle
zusammenwirkenden optischen Wirkabschnitt, welcher
integraler Bestandteil des optischen Systems ist. Der
Wirkabschnitt wird durch ein Werkzeugteil umfassendes
Werkzeug hergestellt, durch das auch die Anschlagbereiche hergestellt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der optische
Wirkabschnitt eine Reflektorfläche. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Soll-Lage in Abhängigkeit von einer weiteren Soll-Lage des mindestens einen lichtemittierenden Bereichs der zumindest einen
Halbleiterlichtquelle in Bezug auf den Anschlagbereich des optischen Systems vorgegeben. Durch diese weitere Soll-Lage ist ein Bezug zwischen dem Schaltungsträger, zu dem der lichtemittierende Bereich festgelegt wird, und dem
optischen System hergestellt.
Zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens schlägt die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung vor, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass diese umfasst:
- ein Speicherelement zum Abspeichern einer Soll-Lage eines lichtemittierenden Bereichs der Halbleiterlichtquelle in Bezug auf zumindest zwei Bohrungen in dem Schaltungsträger, - Mittel zum Festlegen der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle und der Bohrungen in Abhängigkeit von der Soll-Lage zueinander,
- Mittel zum Einführen eines jeweiligen einem
Anschlagbereich des optischen Systems zugeordneten
Anschlagelements in die Bohrungen, und
- Mittel zum Ausführen einer Relativbewegung des
Schaltungsträgers und des optischen Systems relativ
zueinander derart, dass die Anschlagelemente an dem
jeweiligen Anschlagbereich anliegen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Figuren 1, 3 und 5 jeweils ein schematisches
Ablaufdiagramm;
Figuren 2 und 4 jeweils eine Vorrichtung zur
Durchführung eines Verfahrens; und
Figur 6 eine schematische perspektivische
Ansicht auf ein optisches System.
Zur Erzeugung vorgegebener lichttechnischer Funktionen von Beleuchtungseinrichtungen (z.B. Scheinwerfern oder
Heckleuchten in Kraftfahrzeugen) , die Halbleiterlichtquellen verwenden, ist eine hochgenaue
Positionierung und Ausrichtung (lagegenaue Justierung) der lichtemittierenden Bereiche der Halbleiterlichtquelle relativ zu dem restlichen optischen System der
Beleuchtungseinrichtung von großer Bedeutung. Die
Halbleiterlichtquellen sind bspw. als Leuchtdioden (LEDs) ausgebildet. Diese weisen einen lichtemittierenden Bereich auf, der bspw. Konvertermaterial umfasst, das beim
Anstrahlen mit blauem Licht von einer LED gelbes Licht aussendet, das sich mit dem blauen Licht der LED zu weißem Licht mischt.
Mit der vorliegenden Erfindung kann ein Schaltungsträger besonders genau relativ zu dem optischen System einer
Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden. Das optische System kann ein Lichtmodul 20 (vgl. Figur 6) einer
Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines Kraftfahrzeugscheinwerfers oder einer Kraftfahrzeugleuchte, sein. Das optische System 20 umfasst bspw. eine
Reflexionsfläche 24 eines Reflektors, einen
Lichteintrittsbereich einer Vorsatzoptik aus einem massiven transparenten Material zum Bündeln von Lichtstrahlen mittels Brechung beim Eintritt in die Optik und/oder
Austritt aus der Optik und/oder mittels interner
Totalreflexion an seitlichen Grenzflächen der Optik, oder einen Lichteintrittsbereich eines Lichtleiters o.a., in Bezug auf die eine hochpräzise Anordnung einer Leuchtdiode 32 wichtig ist, damit das optische System 20 eine
vorgegebene Lichtverteilung möglichst genau erzeugen kann. Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm der Figur 1 näher
erläutert .
Das erfindungsgemäße Verfahren beginnt gemäß einem
schematischen Ablaufdiagramm in Figur 1 in einem Funktionsblock 2 und endet in einem Funktionsblock 14. In einem Funktionsblock 4 wird eine Soll-Lage eines
lichtemittierenden Bereichs 34 der Halbleiterlichtquelle 32 in Bezug auf zumindest zwei Bohrungen 33, 35 in dem
Schaltungsträger 30 vorgegeben. Es werden bevorzugt
lediglich zwei Bohrungen zur Positionierung und Festlegung des Schaltungsträgers 30 zu dem optischen System 20
verwendet, um zum einen weitere Toleranzursachen zu
vermeiden und zum anderen die möglichst exakte
Positionierung zu gewährleisten. Die Verwendung der zwei Bohrungen stellt somit einen vorteilhaften Kompromiss zwischen Aufwand und Positioniergenauigkeit dar.
In einem Funktionsblock 6 werden eine Halbleiterlichtquelle 32 und zwei Bohrungen 33 und 35 zueinander auf dem
Schaltungsträger 30 festgelegt. Hierzu wird in einer ersten Ausführungsform des Funktionsblocks 6 mindestens ein lichtemittierender Bereich 34 der mindestens einen
Halbleiterlichtquelle 32 optisch erfasst (Figur 2). Das optische Erfassen des lichtemittierenden Bereichs 34 kann bspw. mit einer Kamera erfolgen. Die Kamera 52 blickt auf den lichtemittierenden Bereich 34 der Halbleiterlichtquelle 32. Die Halbleiterlichtquelle 32 kann zur Erfassung des lichtemittierenden Bereichs 34 zu einer Lichterzeugung betrieben werden. Es ist aber auch möglich, den
lichtemittierenden Bereich 34 ohne eine entsprechende
Lichterzeugung zu erfassen.
In einem Funktionsblock 120 des schematischen
Ablaufdiagramms in Figur 3 wird die Halbleiterlichtquelle 32 auf dem Schaltungsträger 30 angeordnet. Bei der zuvor auf dem Schaltungsträger 30 angeordneten
Halbleiterlichtquelle 32 wird in einem Funktionsblock 122 eine Ist-Position 102 der Halbleiterlichtquelle 32 erfasst. Hierzu wird beispielsweise eine mittels der Kamera 52 ermittelte Aufnahme des Schaltungsträgers 30 auf Kanten des lichtemittierende Bereich 34 und/oder auf einen Schwerpunkt des lichtemittierenden Bereichs 34 hin analysiert. In
Abhängigkeit von der Lage der zumindest einen Kante
und/oder des Schwerpunkts in Bezug zu dem Schaltungsträger 30 wird so die Ist-Position des lichtemittierenden Bereichs 34 bzw. der Halbleiterlichtquelle 32 ermittelt. In
Abhängigkeit von der Lage des lichtemittierenden Bereichs 34 im Sinne der Ist-Position 102 werden anschließend die Bohrungen 33 und 35 in einem Funktionsblock 124 in den
Schaltungsträger 30 an jeweiligen Soll-Positionen 104 und 106 mittels einer Bohrvorrichtung 158 eingebracht.
Die Soll-Positionen 104 und 106 werden in Abhängigkeit von der Ist-Position 102 ermittelt. Zur Ermittlung der Soll- Positionen 104 und 106 kann beispielsweise ein Soll-Abstand der Ist-Position 102 zu einer Geraden durch die Soll- Positionen 104 und 106 herangezogen werden.
Selbstverständlich kann für die Ermittlung der Soll- Positionen 104 und 106 neben der Ist-Position 102 auch eine Orientierung einer Kante des lichtemittierenden Bereichs 34 verwendet werden, um die Gerade durch die Soll-Positionen 104 und 106 im Wesentlichen parallel zu der vorgenannten Kante des lichtemittierenden Bereichs auszurichten.
In einer zweiten Ausführungsform des Funktionsblocks 6 wird die Halbleiterlichtquelle 34 in Abhängigkeit von der
Position von bereits in den Schaltungsträger 30
eingebrachten Bohrungen 33, 35 auf dem Schaltungsträger 30 positioniert und zu dem Schaltungsträger 30 festgelegt (Figur 4) . Der lichtemittierende Bereich 34 kann hierzu optisch erfasst werden, um die Position des
lichtemittierenden Bereichs 34 zu der Position der
Bohrungen 33, 35 festzulegen. Es werden mithin in einem Funktionsblock 130 eines
schematischen Ablaufdiagramms der Figur 5 des
Funktionsblocks 4 zwei Bohrungen an Ist-Positionen 108 und 110 mittels einer weiteren Bohrvorrichtung in den
Schaltungsträger 30 gebohrt. In einem folgenden
Funktionsblock 132 werden die Ist-Positionen 108 und 110 mittels eines optischen Inspektionssystems umfassend die Kamera 52 ermittelt. In einem folgenden Funktionsblock 134 wird eine Soll-Position 112 für die Halbleiterlichtquelle 32, insbesondere für den lichtemittierenden Bereich 34, ermittelt und die Halbleiterlichtquelle 32 wird an der Soll-Position 112 positioniert und mit dem Schaltungsträger 30 verbunden. Hierzu wird beispielsweise eine mittels der Kamera 52 aufgenommene Aufnahme der Halbleiterlichtquelle 32 auf Kanten des lichtemittierende Bereich 34 und/oder auf einen Schwerpunkt des lichtemittierenden Bereichs 34 hin analysiert. In Abhängigkeit von der Lage der zumindest einen Kante und/oder des Schwerpunkts in Bezug zu der Soll- Position 112 wird die Halbleiterlichtquelle 32 auf dem Schaltungsträger 30 positioniert und mit dem
Schaltungsträger 30 verbunden.
In einem Funktionsblock 8 werden in die Bohrungen 33, 35 ein jeweiliges einem Anschlagbereich 26, 28 zugeordnetes Anschlagelement 140 und 142 eingeführt. Die
Anschlagelemente 140 und 142 können als Stifte mit im
Längsverlauf gleichbleibendem oder verändertem Durchmesser ausgeführt sein.
In einem Funktionsblock 10 wird eine Relativbewegung des Schaltungsträgers 30 relativ zu dem optischen System 20 oder des optischen Systems 20 relativ zu dem
Schaltungsträger 30 derart durchgeführt, dass die in den Bohrungen 33 und 35 angeordneten Anschlagelemente 140 und 142 an dem jeweiligen Anschlagbereich 28 und 26 anliegen. In einem Funktionsblock 12 wird der Schaltungsträger 30 in der bestimmten Lage relativ zu dem optischen System 20 festgelegt. So kann der Schaltungsträger 30 beispielsweise an dem optischen System 20 befestigt werden. Beispielsweise ist ein Schweißen, Kleben, Schrauben oder Klammern denkbar. Damit erhält man eine Beleuchtungseinrichtung mit einem optischen System 20, bei dem die lichtemittierende Fläche 34 der Halbleiterlichtquelle 32 mit besonders hoher
Genauigkeit relativ zu den lichttechnisch wirksamen
Bereichen des optischen Systems 20, positioniert ist.
Ein besonderer Vorteil des vorliegend beschriebenen
Verfahrens besteht darin, dass ein Anordnungsschritt des optischen Systems 20 und des Schaltungsträgers 30 durch die zuvor geschehene Anordnung der Anschlagelement 140, 142 und der Halbleiterlichtquelle 32 zueinander vereinfacht wird. Die gewünschte hohe Genauigkeit zwischen lichtemittierendem Bereich 34 der Halbleiterlichtquelle 32 und dem restlichen optischen System wird - unabhängig von dem
Anordnungsschritt des optischen Systems und des
Schaltungsträgers 30 - bereits durch die Vorgabe und
Anordnung gemäß einer Soll-Lage des lichtemittierenden Bereichs 34 der Halbleiterlichtquelle 32 in Bezug auf die zumindest zwei Bohrungen 33, 35 in dem Schaltungsträger 30 realisiert. Somit kann mit geringem Aufwand und geringeren Kosten eine verbesserte Positionierungsgenauigkeit der Halbleiterlichtquellen 32 relativ zu dem optischen System 20 realisiert werden. Figur 2 zeigt eine Vorrichtung 150 zur Durchführung des
Verfahrens gemäß Figur 1. Die Halbleiterlichtquelle 32 ist auf dem Schaltungsträger 30 vorangeordnet und mit dem
Schaltungsträger 30 verbunden. Der Schaltungsträger 30 wird mittels einer Haltevorrichtung 151 an einer definierten Position gehalten. Die Kamera 52 erfasst die Ist-Position 102 des lichtemittierenden Bereichs 34 und gibt diese Ist- Position 102 an ein Rechengerät 152 weiter. Das Rechengerät 152 umfasst ein Speicherelement 154, auf dem die Soll-Lage des lichtemittierenden Bereichs 34 der
Halbleiterlichtquelle 32 in Bezug auf die zumindest zwei
Bohrungen 33 und 35 abgespeichert ist. Diese Soll-Lage kann beispielsweise anhand von praktischen Versuchen an
Prototypen des optischen Systems 20 oder aber rechnerisch durch Simulationstools oder mittels eines geeigneten
Kalibrierungswerkzeugs ermittelt werden. Das Rechengerät 152 umfasst des Weiteren eine Recheneinheit 156,
beispielsweise einen Mikroprozessor, auf der ein geeignetes Computerprogramm abläuft, welches die Verfahrensschritte gemäß der Figur 1 ausführen kann.
Die Kamerabilder der Kamera 52 werden mittels des
Rechengeräts 152 ausgewertet und in Abhängigkeit von der Ist-Position 102 werden die Soll-Positionen 104 und 106 berechnet. Das Rechengerät 152 steuert die Bohrvorrichtung 158 derart, dass die Bohrungen 33 und 35 an den Soll- Positionen 104 und 106 des Schaltungsträgers 30 gebohrt werden .
Die Soll-Position 104 und 106 werden ebenso dazu verwendet, die Anschlagelement 140 und 142 in die ausgeführten
Bohrungen 33 und 35 mittels einer Einschießvorrichtung 160 einzuschießen bzw. einzubringen.
In einem nachfolgenden Schritt gemäß dem Funktionsblock 10 wird mittels eines Manipulator 162 oder per Hand das optische System 20 und der Schaltungsträger 30 derart relativ zueinander bewegt, dass die Anschlagelement 140 und 142 an den Anschlagbereichen 26 und 28 des optischen
Systems 20 anliegen und damit mittels der Vorrichtung 150 oder einer Hilfsvorrichtung vorfixiert sind. Anschließend können das optische System 20 und der Schaltungsträger 30 dauerhaft zueinander festgelegt werden.
Figur 4 zeigt eine Vorrichtung 170 zur Durchführung des Verfahrens gemäß Figur 1. Im Unterschied zu Figur 2 sind die Bohrungen 33 und 35 bereits vorgebohrt in dem
Schaltungsträger 30 ausgeführt. Mittels der Kamera 52 ermittelt das Rechengerät 152 die Ist-Positionen 108 und 110 der Bohrungen 33 und 35. In Abhängigkeit von der vorab ermittelten Soll-Lage, welche auf dem Speicherelement 154 abgespeichert ist, wird eine Soll-Position 112 des
lichtemittierenden Bereichs 34 ermittelt. Mittels eines Manipulators 164 wird die Halbleiterlichtquelle 32
entsprechend der Soll-Position 112 auf dem Schaltungsträger 30 positioniert und mit diesem verbunden. Anschließend werden mittels der Einschießvorrichtung 160 die
Anschlagelement 140 und 142 in die Bohrungen 30 und 35 eingebracht und die Relativbewegung des optischen Systems 20 und des Schaltungsträgers 30 zueinander durchgeführt.
Die in den Figuren 2 und 4 mit den Bezugszeichen 160, 52 152, 158, 162 und 164 bezeichneten Elemente der
Vorrichtungen 150 und 160 sind allgemein auch als Mittel bezeichenbar .
Figur 6 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht auf ein optisches System 20 mit einem optischen Wirkabschnitt 24, welche vorliegend beispielhaft als Reflektorfläche ausgebildet ist. Selbstverständlich kann der optische
Wirkabschnitt 24 auch als ein Transmissionselement
ausgebildet sein, welches von der Halbleiterlichtquelle 32 ausgesendetes Licht transmittiert . Mithin lassen sich die nachfolgend beschriebenen Merkmals, die nicht explizit auf einen Reflektor gerichtet sind, auch auf ein entsprechendes Transmissionselement übertragen. Der optische Wirkabschnitt 24 ist integraler Bestandteil des optischen Systems 20. Die Anschlagbereiche 26 und 28 sind in x-Richtung orientiert und an dem optischen System 20 einstückig an einer in Abstrahlrichtung des optischen Systems 20 angeordneten Schmalseite einer Grundplatte des optischen Systems 20 angeordnet. Ein von der
Halbleiterlichtquelle 32 ausgesendeter Lichtstrahl 200 wird von dem Wirkabschnitt 24 als reflektierter Lichtstrahl 202 reflektiert.
Auf der dem optischen Wirkabschnitt 24 abgewandten Seite weist das optische System 20 in nicht gezeigter Form
Anschlag- und/oder Befestigungsabschnitte auf.
Beispielsweise kann das optische System 20 eine dem
Schaltungsträger 30 zugewandte Anlagegeometrie und/oder eine Anlagefläche umfassen. So kann die Anlagefläche zu einer Verklebung mit dem Schaltungsträger 30 dienen. Darüber hinaus kann auch eine Verschraubung des optischen Systems 20 mit dem Schaltungsträger 30 oder einem anderen Element vorgesehen sein. Das optische System 20 stellt hierzu auf der dem optischen Wirkabschnitt 24 abgewandten Seite entsprechende Schraubendurchführungen bereit. So kann ein Höhenausgleich stattfinden, um Spannungen im optischen System 20 zu verhindern bzw. zu reduzieren.
In die Bohrungen 33 und 35 sind die als Pins ausgebildeten Anschlagelemente 140 und 142 eingebracht. Die
Anschlagelemente 140 und 142 liegen in der gezeigten
Einbauposition des optischen Systems 20 an den
Anschlagbereichen 26 und 28 an. Eine Halteeinrichtung 46, an welcher der Schaltungsträger 30 angeordnet ist, kann als Kühlkörper ausgebildet sein. Durch das durch die Relativbewegung des optischen Systems 20 zu dem Schaltungsträger 30 erreichte Anliegen der
Anschlagelemente 42 und 44 an den Anschlagbereichen 26 und 28 wird eine Bewegung des Schaltungsträgers 30 und des optischen Systems 20 zueinander in zumindest einer Ebene, beispielsweise der yz-Ebene, begrenzt.
Der Anschlagbereich 26 verläuft im Wesentlichen parallel zur y-Achse und begrenzt gemeinsam mit dem Anschlagelement 142 die Bewegung des optischen Systems 20 in positiver x- Richtung bei feststehendem Schaltungsträger 30.
Der Anschlagbereich 28 ist hingegen V-förmig ausgebildet und begrenzt gemeinsam mit dem Anschlagelement 140 die Bewegung des optischen Systems 20 gegenüber dem
feststehenden Schaltungsträger 30 in positiver x-Richtung und in positiver wie negativer y-Richtung. Somit begrenzen die Anschlagelemente 142 und 140 gemeinsam mit den
Anschlagbereichen 26 und 28 eine Bewegung des optischen Systems 20 und des Schaltungsträgers 30 zueinander. Durch eine hochgenau vorpositionierte Halbleiterlichtquelle 32 wird so zum einen eine hochgenaue Positionierung des lichtemittierenden Bereichs 34 zu dem optischen System 20 erreicht. Zum anderen wird der Schritt zur Anordnung des optischen Systems 20 und des Schaltungsträgers 30
zueinander vereinfacht, da nicht notwendigerweise optische Inspektionssysteme für den Anordnungsschritt eingesetzt werden müssen. Des Weiteren sind die Anschlagbereiche 26 und 28 in ihrem jeweiligen Verlauf als vorspringende Rippen ausgebildet. Dies verbessert unter anderem die Positionsgenauigkeit. Insbesondere wird bei einem Anliegen der Anschlagelemente 140 und 142 an den Anschlagbereichen 26 und 28 eine
Verdrehung um eine im Wesentlichen zur y-Achse parallele Achse durchgeführt, um anschließend das optische System 20 und den Schaltungsträger 30 zueinander dauerhaft
festzulegen. Selbstverständlich können die Anschlagbereiche 26 und 28 auch anders ausgeführt sein. Wesentlich ist jedoch eine sich gegenüber der Grundplatte hin zu den jeweiligen Anschlagelementen 140 und 142 ausgebildete
Verjüngung der Anschlagbereiche 26 und 28, um die wirksame Kontaktfläche zu reduzieren und die Positioniergenauigkeit zu erhöhen.
Das Werkzeug zur Herstellung des optischen Systems 20 ist derart ausgebildet, dass sich an den Anschlagbereichen 26 und 28 keine Werkzeug- oder Schiebertrennung befindet, was durch eine entsprechende Gratlosigkeit des optischen
Systems 20 in diesem Bereich die Positioniergenauigkeit weiter erhöht.
Die Bohrungen 33 und 35, in welche die Anschlagelement 140 und 142 eingeführt sind, sind quer zur x-Richtung, also im Wesentlichen lotrecht zur Abstrahlrichtung, zu den Rändern des Schaltungsträgers 30 und/oder zu den Rändern des optischen Systems 20 hin orientiert angeordnet. Vorteilhaft ist der Abstand der Soll-Positionen 104 und 106 oder der Abstand der Ist-Positionen 108 und 110 dadurch möglichst groß gewählt, was Toleranzen und Fehler klein hält und somit die Positioniergenauigkeit weiter verbessert.

Claims

Ein Verfahren zur Anordnung eines Schaltungsträgers (30) umfassend zumindest eine Halbleiterlichtquelle (32) in einer bestimmten Lage relativ zu einem
optischen System (20) einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet,
- dass eine Soll-Lage eines lichtemittierenden
Bereichs (34) der Halbleiterlichtquelle (32) in Bezug auf zumindest zwei Bohrungen (33, 35) in dem
Schaltungsträger (30) vorgegeben wird,
- dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle (32) und die Bohrungen (33, 35) in Abhängigkeit von der Soll-Lage zueinander festgelegt werden,
- dass in die Bohrungen (33, 35) ein jeweiliges, einem Anschlagbereich (26, 28) des optischen Systems (20) zugeordnetes Anschlagelement (140, 142) eingeführt wird, und
- dass eine Relativbewegung des Schaltungsträgers (30) und des optischen Systems (20) relativ zueinander derart durchgeführt wird, dass die Anschlagelemente (140, 142) an dem jeweiligen Anschlagbereich (26, 28) anliegen . Das Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei der Schaltungsträger (30) in der bestimmten Lage relativ zu dem optischen System (20) festgelegt wird.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Ist- Position (102) des lichtemittierenden Bereichs (34) der Halbleiterlichtquelle (32) in Bezug zu dem
Schaltungsträger (30) ermittelt wird, wobei Soll- Positionen (104, 106) für die Bohrungen (33, 35) in Abhängigkeit von der Ist-Position (102) ermittelt werden, und wobei die Bohrungen (33, 35) an der jeweiligen Soll-Position (104, 106) in den
Schaltungsträger (30) eingebracht werden.
Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Ist- Positionen (108, 110) der Bohrungen (33, 35) in Bezug zu dem Schaltungsträger (30) ermittelt werden, wobei eine Soll-Position (112) für die zumindest eine
Halbleiterlichtquelle (32) in Abhängigkeit von den Ist-Positionen (108, 110) ermittelt wird, und wobei die Halbleiterlichtquelle (32) an der Soll-Position (112) mit dem Schaltungsträger (30) verbunden wird.
Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das optische System (20) einen optisch mit der Halbleiterlichtquelle (32) zusammenwirkenden optischen Wirkabschnitt (24) umfasst, welcher integraler
Bestandteil des optischen Systems (20) ist, und wobei der Wirkabschnitt (24) durch ein Werkzeugteil
umfassendes Werkzeug hergestellt wird, durch das auch die Anschlagbereiche (26, 28) hergestellt werden.
Das Verfahren nach dem Anspruch 5, wobei der optische Wirkabschnitt (24) eine Reflektorfläche ist. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Soll-Lage in Abhängigkeit von einer weiteren Soll-Lage des mindestens einen lichtemittierenden Bereichs (34) der zumindest einen
Halbleiterlichtquelle (32) in Bezug auf den
Anschlagbereich (26, 28) des optischen Systems (20) vorgegeben wird.
Eine Vorrichtung (150; 170) zur Anordnung eines
Schaltungsträgers (30) mit zumindest einer
Halbleiterlichtquelle (32) in einer bestimmten Lage relativ zu einem optischen System (20) einer
Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung () aufweist:
- ein Speicherelement (154) zum Abspeichern einer Soll-Lage eines lichtemittierenden Bereichs (34) der Halbleiterlichtquelle (32) in Bezug auf zumindest zwei Bohrungen (33, 35) in dem Schaltungsträger (30),
- Mittel (158; 164) zum Festlegen der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (32) und der Bohrungen (33, 35) in Abhängigkeit von der Soll-Lage zueinander,
- Mittel (160) zum Einführen eines jeweiligen einem Anschlagbereich (26, 28) des optischen Systems (20) zugeordneten Anschlagelements (140, 142) in die
Bohrungen (33, 35) , und
- Mittel (162) zum Ausführen einer Relativbewegung des Schaltungsträgers (30) und des optischen Systems (20) relativ zueinander derart, dass die Anschlagelemente (140, 142) an dem jeweiligen Anschlagbereich (26, 28) anliegen .
Eine Vorrichtung (150; 170) nach dem vorstehenden Anspruch, welche Mittel zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 7 aufweist. Eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, welche nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche bis 7 hergestellt ist.
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