CN107588395B - 用于机动车前照灯的光模块的多部件反射器 - Google Patents

用于机动车前照灯的光模块的多部件反射器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机动车前照灯的光模块，该光模块具有反射器、冷却体和带有半导体光源的电路板，其中，反射器具有由第一材料构成的支撑罩壳和由第二材料构成的贴靠在支撑罩壳上的反射罩壳，其中，反射罩壳和电路板具有彼此互补的并且接合到彼此中的定位结构，并且其中，支撑罩壳通过合适的连接与电路板热耦合地连接。

Description

用于机动车前照灯的光模块的多部件反射器
技术领域
本发明涉及机动车前照灯的光模块，该光模块具有反射器、冷却体和带有半导体光源的电路板。这种光模块本身是已知的。
背景技术
如今，反射器通常由塑料(如热固性塑料、热塑性塑料)或由金属材料(例如铝)制成。这些材料通常经过表面处理以便满足光学要求。
需要实现的表面精度特别依赖于表面处理的类型，这必须在设计光模块时就要考虑到。如今需要昂贵的制造工具(例如涂漆设备)以为最终的表面处理准备反射器坯件。对此必须设置工艺窗口，并且必须监控工艺窗口的维持以便检测并限制质量波动。视使用的材料而定，对构件的外形(由于制造所需的模具技术)有限制，例如由于冷却经铸造的反射器时的收缩而出现的收缩凹陷、由于几何结构扭曲而造成的不精确性、飞边的产生等。
由于构件本身的公差以及由组件决定的公差，在设计整个***的效率损失时应考虑什么导致成本和复杂度的提升。
视材料而定，需要实现的反射器刚性明显不同并且在过去导致显著问题。需要实现的光学面的所需品质又大大地限制了反射器的机械稳定性的实现。
此外，通常需要一个或多个另外的元件来排走产生的热能和/或进行机械固定。为了散热，通过传输技术肯定会带来效率变差。由于增加了材料使用而需要更多成本。
发明内容
在此基础上，本发明的目的是提供一种光模块，该光模块不具有这些缺点或至少在任何情况下仅很小程度地具有这些缺点。
该目的通过权利要求1的特征实现。根据本发明的光模块的特点在于，反射器具有由第一材料构成的支撑罩壳和由第二材料构成的贴靠在支撑罩壳上的反射罩壳，其中，反射罩壳和电路板具有彼此互补的并且接合到彼此中的定位结构，并且其中，支撑罩壳通过合适的连接与电路板热耦合地连接。合适的连接优选是螺纹连接或铆接。
通过该特征，以相比于现有技术更少的材料投入提供了同时非常精确并且能承受机械负荷的光模块。根据本发明的光模块具有优化的效率并且其特点还在于，降低了结构空间需求。对此，效率理解成对光源的光通量标准化的光通量，该光通量由光模块以对于机动车符合要求的光分布的立体角发出。
对于光模块的每个部件，模块化的构造允许单个物质的多个有益特性的结合，从而提供有效的、成本有利的具有高度形状精确性的构件，该构件无需昂贵而复杂(降低质量)的后续工艺就能提供所需的表面品质。模块化的构造提供以下优点，减小了在光模块的光技术***之内的公差链。另一优点是，能够降低光模块的总重量。由于取消了在制造工艺中的在一件式反射器中用于实现所需表面精确度的多个工艺步骤，实现了在制造中通过取消机械设备来降低资本约束。可能的更低的材料投入使得减小了在前照灯中用于安装所需的结构空间。
也优选的是，半导体光源具有至少一个发光二极管或激光二极管、或是发光二极管或激光二极管的区域。
此外优选的是，第一材料的基本物质是如铝或镁这样的轻金属、或是包含至少一种该轻金属的合金。
另一优选的设计方案的特点是，第二材料是塑料。
也优选的是，在光模块中反射器的支撑罩壳借助合适的固定件、优选借助螺钉固定在光模块的摆动框架上。
此外优选的是，反射罩壳夹紧并进而被固定在电路板和支撑罩壳之间。
另一优选的设计方案的特征是，表面增大的结构具有肋条形状，以便能够将热排放到周围环境中。
也优选的是，反射罩壳和电路板具有彼此互补的并且接合到彼此中的定位结构。
此外优选的是，定位结构是在反射罩壳中的突起部，突起部无间隙地接合到电路板的与其对应的、即尺寸匹配的凹口中，或定位结构是在电路板上的突起部，该突起部无间隙地接合到反射罩壳的与其尺寸匹配的凹口中。
另一优选的设计方案的特征是，类似的或相同的定位结构在电路板上或电路板中也设置在其面对支撑罩壳的一侧以及支撑罩壳中或支撑罩壳上，并且如此确定尺寸，使得它们无间隙地接合到彼此中。
也优选的是，支撑罩壳在其光射出侧的端部具有伸入光射出侧的端部的开口的内径中的突起部。
此外优选的是，支撑罩壳具有至少两个这种突起部，相应其中一个从右侧并且一个从左侧伸入所述开口中，并且形成向侧面方向上的止挡和向垂直于侧面方向的光射出方向的止挡。
另一优选的设计方案的特征是，支撑罩壳和反射罩壳有利地彼此匹配地成型以及确定尺寸，使得反射罩壳的背离其光射出侧的凸形后侧配合精确地并且无间隙地通过支撑罩壳的凹形面容纳。
其他的优点从从属权利要求、说明和附图中得出。
应理解，前述以及后续还将阐述的特征不仅可以相应给出的组合的形式，而且也可以其他组合形式或单独地使用，而不会离开本发明的范围。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细阐述。对此，在不同附图中相同的附图标记分别表示相同的或至少其作用相同的元件。其中，以示意性方式示出：
图1示出了从斜后方看的机动车前照灯的摆动框架，机动车前照灯具有根据本发明的光模块；
图2示出了从斜前方看的图1中的对象；
图3示出了在光模块中间处平行于主照射方向的竖直截面，该竖直截面尤其示出了光模块在摆动框架上的固定；
图4示出了光模块的与其平行的横截面，该横截面位于固定螺钉的高度上，电路板借助固定螺钉与反射罩壳和支撑罩壳连接；以及
图5示出了光模块的位于光模块的第二侧边缘附近的横截面。
具体实施方式
图1和图2详细地示出了机动车前照灯的摆动框架1，摆动框架是根据本发明的光模块10的一个实施例的组成部分。对此，图1示出了摆动框架1和光模块10的后侧的透视图，而图2示出了摆动框架1和光模块10的前侧的透视图。
在所示的实施例中，摆动框架1具有筒形轴承销2、球形轴承销3和球形轴承销的容纳部4。轴承销2、3和容纳部形成铰接结构，借助铰接结构，摆动框架在其按常规应用在机动车前照灯中时可摆动地支承在机动车前照灯的壳体中。筒形轴承销2与球形轴承销3一起限定用于照明宽度调整的摆动轴线，以及球形轴承销38与容纳部40一起限定用于转向灯功能的摆动轴线。对于本发明，销2、3和容纳部4不重要并且在此仅为了更好地理解所示设计方案而提及。
在按常规应用时，x方向大致平行于车辆纵轴线，而y方向大致平行于车辆横轴线，以及z方向大致平行于车辆竖轴线。
光模块10具有支撑罩壳12、反射罩壳14和电路板16，并且在所示的设计方式中通过合适的连接与摆动框架1刚性连接。合适的连接优选为螺纹连接或铆接。
图2示出了从斜上方看图1的主体，从而可看到反射罩壳14的反射面18。在所示的设计方案中，反射罩壳14具有两个反射器腔室，但是这对于本发明不是主要的。根据本发明的光模块10的反射器也可仅具有一个或多于两个的反射器腔室。
在图1和图2中也可看见电路板16。在电路板16的在图2中可见的一侧(其面对反射面18)上可看见用于每个反射器腔室的各一个半导体光源20。每个半导体光源20具有至少一个发光二极管或是激光二极管或发光二极管或激光二极管的区域。
图2中向前敞开的螺纹口(Schraubendohme)22用于例如将遮光板单元和/或透镜固定单元旋紧在光模块10的摆动框架1上。遮光板单元尤其用于产生近光分布的明暗边界。在这种设计方案中，根据本发明的光模块是所谓的投影光模块的组成部分，该投影光模块将所述遮光板的遮光板棱边映射成清晰的明暗边界。但是光模块也可是直接映射的光模块，在其中反射器直接从光源的光中产生光分布，而对此不需要呈透镜形式的另一光学元件或以从反射面发出的光束的另一反射器。
在摆动框架1的上半部中可见的闭合的螺纹口24用于容纳使支撑罩壳12旋紧在摆动框架1上的螺钉。
在摆动框架1的下半部中可见的闭合的螺纹口25用于容纳使另一光模块(例如远光灯模块)和第二反射器固定在摆动框架1上的螺钉。
图3至图5示出了竖向剖面图，或在图5的情况中示出了图1和图2的主体的竖向剖面图的一部分。
对此，图3示出了在图1中在y方向上近似在光模块10中间处并且平行于x-z平面的剖视图，尤其示出了支撑罩壳12在摆动框架1上的固定。
图3尤其示出了带有反射罩壳14的支撑罩壳12和带有半导体光源20的电路板16。半导体光源20是发光二极管、由多个发光二极管组成的区域、激光二极管或由多个激光二极管组成的区域。
支撑罩壳12由第一材料制成并且贴靠在支撑罩壳12上的反射罩壳14由第二材料制成。支撑罩壳12和反射罩壳14一起形成具有反射面18的反射器。
第一材料的基本物质优选是如铝或镁的轻金属或包含该轻金属的至少一种合金。这种基础物质的特点是具有良好的机械强度和良好的导热能力。其表面形成热效率高的、即吸热的并且排放到环境中的反射器表面或光模块10的表面。通过选择热效率高的表面的该基本物质提高整个***的效率，整个***的效率在此是指从热源和电路板散热的效率。
第二材料例如是塑料。该塑料此时形成光学作用的反射面18的基本物质。通过选择该基本物质无需后续过程，例如涂漆。所有尤其都允许将构件功能分配到不同物质上，避免由仅由一种材料制成的反射器的***决定的缺点，该反射器在现有技术中必须满足机械、热和光学功能。
布置在电路板16上的插接元件26用于半导体光源20的电接触和供能。借助螺钉28将反射器的支撑罩壳12固定在光模块10中，例如光模块10的摆动框架1上。
图4示出了根据本发明的光模块10的横截面，该横截面平行于x-z平面伸延并且大致位于固定螺钉或容纳该螺钉的螺纹口32的高度上，电路板16借助螺钉与反射罩壳14和支撑罩壳12连接。对此，图2尤其示出了作为支撑罩壳12的组成部分的螺纹口32和电路板16中的凹口34。通过将穿过凹口***螺纹口32中的螺钉旋入并且将螺钉拧紧，使得电路板16与支撑罩壳12机械固定连接。对此，反射罩壳14夹紧并随之固定在电路板16和支撑罩壳12之间。
除了固定效果也获得了在半导体光源20、电路板16和支撑罩壳12之间的热耦合，通过该热耦合将在半导体光源20中产生的热从电路板16导引到优选也用作冷却体的支撑罩壳12中。
为了将热排放到环境中，支撑罩壳12在其背离反射罩壳14的后侧上优选具有表面增大的结构36。表面增大的结构36优选具有肋条形状，以便能够将热排放到环境中。肋条优选平行于x-z平面伸延。借助该布置方式实现了更好地从发光二极管中散热。该形状相对于销钉形状的冷却结构的替代方案提供以下优点，也具有附加的加强效果，这允许使用轻的支撑罩壳12，该轻的支撑罩壳使用相对少的材料。
除了模制的加强结构36，支撑罩壳12具有用于固定电路板16的固定元件38。在所示的设计方案中，固定元件38是螺纹口32。
图5示出了根据本发明的光模块10的与x-z平面平行的并且位于光模块10的在y方向上的侧边缘的附近处的横截面。在图5的情况中，侧边缘是光模块10在图1中的左边缘。反射罩壳14和电路板16具有彼此互补的并且相互嵌入的定位结构38、40，定位结构被图5的剖切面切割。
优选的是，存在另外的定位几何结构。尤其优选的是，在光模块10的右边缘的附近也布置这种或类似的定位几何结构。
通过定位结构38、40使得电路板16以及尤其布置在电路板16上的半导体光源20以由定位结构38、40的制造精度限定的精度、相对于由支撑罩壳12和反射罩壳14组成的反射器12固紧。定位结构优选是在反射罩壳14中的突起部38，突起部无间隙地接合到电路板16的与突起部对应的、即尺寸匹配的凹口40中。相反地，定位结构也可为电路板16上的突起部，突起部无间隙地接合到反射罩壳14的与突起部尺寸匹配的凹口中。
类似或相同的定位结构也优选地或在电路板20中布置在其面对支撑罩壳12的一侧上并且布置在支撑罩壳12中或支撑罩壳上。定位结构无间隙地接合到彼此中，从而支撑罩壳12相对于电路板16以及进而相对于光源20以高精度固定。
这种定位结构也优选地布置在图1中光模块左边缘的附近。
图2示出了支撑罩壳12在其光射出侧的端部上具有伸入光射出侧端部的开口的内径中的突起部44。在将反射罩壳14装入支撑罩壳12中时每个这种突起部44分别形成反射罩壳14的光射出侧边缘的止挡。优选地，支撑罩壳具有至少两个这种突起部44，其中一个从右侧并且一个从左侧伸入所述开口中，并且形成向侧面方向(y方向和反方向)上的止挡和向光射出方向(x方向)的止挡。
支撑罩壳12和反射罩壳14在本发明中彼此匹配地成型并且确定尺寸，使得反射罩壳14的背离其光射出侧的凸形后侧配合精确地并且无间隙地、优选在较小的预紧的情况下通过支撑罩壳的凹形面容纳。
通过反射罩壳14、电路板16与光源20和支撑罩壳12的这种连接方式能够降低在光技术***之内的公差链。

Claims (15)

1.机动车前照灯的光模块（10），所述光模块具有反射器、冷却体和带有半导体光源（20）的电路板（16），其中，所述反射器具有由第一材料构成的支撑罩壳（12）和由第二材料构成的贴靠在所述支撑罩壳（12）上的反射罩壳（14），其中，所述反射罩壳（14）和所述电路板（16）具有彼此互补的并且接合到彼此中的定位结构，并且其中，所述支撑罩壳（12）通过合适的连接与所述电路板（16）热耦合地连接，其特征在于，所述支撑罩壳（12）和所述反射罩壳（14）彼此匹配地成型以及确定尺寸，使得所述反射罩壳（14）的背离其光射出侧的凸形后侧配合精确地并且无间隙地通过所述支撑罩壳（12）的凹形面容纳。
2.根据权利要求1所述的光模块（10），其特征在于，所述半导体光源（20）具有至少一个发光二极管或激光二极管、或是发光二极管或激光二极管的区域。
3.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述第一材料的基本物质是轻金属，或是包含至少一种所述轻金属的合金。
4.根据权利要求3所述的光模块（10），其特征在于，所述轻金属为铝或镁。
5.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述第二材料是塑料。
6.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，在光模块（10）中所述反射器的支撑罩壳（12）借助合适的固定件固定在所述光模块（10）的摆动框架（1）上。
7.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述反射罩壳（14）夹紧并进而被固定在所述电路板（16）和所述支撑罩壳（12）之间，或者也在所述反射罩壳中固定。
8.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述支撑罩壳（12）在其背离所述反射罩壳（14）的后侧上具有表面增大的结构（36）。
9.根据权利要求8所述的光模块（10），其特征在于，所述表面增大的结构（36）具有冷却肋形状或销钉形状。
10.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述反射罩壳（14）和所述电路板（16）具有彼此互补的并且接合到彼此中的定位结构（38、40）。
11.根据权利要求10所述的光模块（10），其特征在于，所述定位结构是在所述反射罩壳（14）中的突起部（38），该突起部无间隙地接合到所述电路板（16）的与其对应的、即尺寸匹配的凹口（40）中，或所述定位结构是在所述电路板（16）上的突起部，该突起部无间隙地接合到所述反射罩壳（14）的与其尺寸匹配的凹口中。
12.根据权利要求11所述的光模块（10），其特征在于，相同的定位结构也在电路板（16）上或电路板中设置在其面对所述支撑罩壳（12）的一侧，以及设置在支撑罩壳（12）中或支撑罩壳上，并且将尺寸确定成，使得它们无间隙地接合到彼此中。
13.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述支撑罩壳（12）在其光射出侧的端部具有伸入光射出侧的端部的开口的内径中的突起部（44）。
14.根据权利要求13所述的光模块（10），其特征在于，所述支撑罩壳具有至少两个这种突起部（44），相应其中一个从右侧并且一个从左侧伸入所述开口中，并且形成向侧面方向上的止挡和向垂直于侧面方向的光射出方向的止挡。
15.根据权利要求1或2所述的光模块（10），其特征在于，所述合适的连接是螺纹连接或铆接。
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