DE102007034123A1 - Leuchtmodul für einen Xenonlicht- oder Halbleiterlichtquellenscheinwerfer - Google Patents

Leuchtmodul für einen Xenonlicht- oder Halbleiterlichtquellenscheinwerfer Download PDF

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Abstract

Leuchtmodul für einen Scheinwerfer, mit einem Kühlkörper, mit einer auf dem Kühlkörper angeordneten, eine Lichtquelle aufweisende Leiterplatte und mit einer am Kühlkörper befestigten, die Lichtquelle umgebenden Vorsatzlinse, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorsatzlinse Zapfen vorgesehen sind, die am Kühlkörper vorhandene Aussparungen durchgreifen und dass die freien Enden der Zapfen zur unlösbaren Befestigung der Vorsatzlinse als den Kühlkörper hintergreifende, durch Warmverstemmen hergestellte Nietköpfe ausgebildet sind.

Description

  • Leuchtmodul für einen Scheinwerfer, insbesondere einen Xenonlicht- oder Halbleiterlichtquellenscheinwerfer, mit einem Kühlkörper, mit einer auf dem Kühlkörper angeordneten, eine Lichtquelle aufweisende Leiterplatte und mit einer am Kühlkörper befestigten, die Lichtquelle umgebenden Vorsatzlinse. Die Erfindung betrifft auch einen Scheinwerfer mit einem derartigen Leuchtmodul sowie ein Verfahren zur Montage eines solchen Leuchtmoduls.
  • Aus der DE 10 2005 033 709 A1 sind Leuchtmodule bekannt geworden, bei denen Optikkörper in Haltern über Stifte fixiert werden. Die Halter als solche, die eine Bodenplatte umfassen, werden mittels Befestigungsschrauben an Kühlkörpern angeschraubt. Zwischen der Bodenplatte und dem Kühlkörper ist eine die LED tragende Leiterplatte vorgesehen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Leuchtmodule bereitzustellen, die auf einfache Art und Weise, und dennoch dauerhaft derart montierbar sind, dass die einzelnen Bauteile exakt zueinander ausgerichtet werden.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Leuchtmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein solches Leuchtmodul sieht vor, dass an der Vorsatzlinse Zapfen vorgesehen sind, die am Kühlkörper vorhandene Aussparungen durchgreifen und dass die freien Enden der Zapfen zur unlösbaren Befestigung der Vorsatzlinse als den Kühlkörper hintergreifende, durch Verstemmen hergestellte Nietköpfe ausgebildet sind. Das Verstemmen kann als Kalt- oder Warmverstemmen erfolgen. Dadurch, dass die Vorsatzlinse unmittelbar durch Verstemmen, das auch als Verprägen bezeichnet wird, am Kühlkörper befestigt wird, entfallen zusätzliche Befestigungsmittel, die mit zusätzlichen Toleranzen behaftet sind. Insofern kann eine weitgehend exakte Positionierung der Vorsatzlinse am Kühlkörper gewährleistet werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung geht auch eine Gewichtsreduzierung einher, da insbesondere Befestigungsmittel in Form von Schrauben entfallen. Das Verstemmen hat ferner den Vorteil, dass auch der Teil des Zapfen, der sich in der Aussparung befindet, beim Verstemmen nach radial außen gedrängt wird, wodurch letztlich eine spielfreie Anordnung nicht nur in axialer Richtung, sondern auch in radialer Richtung der Vorsatzlinse am Kühlkörper gewährleistet werden kann. Die Nietköpfe können dabei insbesondere pilzkopfartig ausgebildet sein. Erfindungsgemäß sind aber auch andere geometrische Formen der Nietköpfe denkbar, auch Nietköpfe die beispielsweise beim Kreuz- oder Sternnieten entstehen.
  • Vorteilhafterweise sind die Zapfen, beziehungsweise deren Durchmesser, und die Aussparungen, beziehungsweise deren Durchmesser, so gewählt, dass bei der Montage des Leuchtmoduls die Zapfen mit merklichem, geringem oder nahezu ohne Spiel in die Aussparungen gleiten. Insbesondere sind Spielpassungen vorgesehen, so dass die Zapfen problemlos in die Aussparungen eingeführt werden können. Aufgrund der insbesonderen Warmverformung des Materials der Zapfen wird beim Montagevorgang das Radialspiel beseitigt.
  • Um auch die Leiterplatte während der Montage des Leuchtmoduls gegenüber insbesondere der Vorsatzlinse exakt ausrichten zu können, kann die Leiterplatte Durchbrüche vorsehen, die im Endmontagezustand von den Zapfen durchgriffen werden. Die Zapfen und die Durchbrüche sind dabei vorteilhafterweise so gewählt, dass bei der Montage des Leuchtmoduls die Zapfen nahezu ohne Spiel oder spielfrei von Hand in die Durchbrüche bewegt werden können. Durch derartige Säulenführungen beziehungsweise geringen Übergangspassungen kann eine exakte Ausrichtung der Leiterplatte, und damit der LED, gegenüber der Vorsatzlinse erreicht werden. Zusätzliche Befestigungsmittel zur Befestigung der Leiterplatte an der Vorsatzlinse und/oder am Kühlkörper sind nicht erforderlich.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Vorsatzlinse samt Zapfen einstückig aus Kunststoff ausgebildet. Aufgrund der einstückigen Ausbildung können Toleranzketten, die beim Fügen von mehreren Bauteilen entstehen, vermieden werden.
  • Ferner ist vorteilhaft, wenn die Leiterplatte als flexible Leiterplatte oder als flexible Leiterplattenbahn ausgebildet ist. Das Vorsehen einer flexiblen Leiterplatte hat den Vorteil, dass auf einer derartigen Leiterplatte mehrere, zueinander beabstandete LEDs für mehrere nebeneinander anzuordnende Leuchtmodule vorgesehen sein können.
  • Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ergibt sich dann, wenn der Kühlkörper in den Abschnitten, in denen die Aussparungen vorgesehen sind, eine Dicke in Längsrichtung der Aussparungen aufweist, die den Durchmesser der Zapfen entspricht oder sich um +/– 25% vom Durchmesser der Zapfen unterscheidet. Hierdurch ergibt sich ein vorteilhafter Nietkopf zur ausreichenden Befestigung am Kühlkörper.
  • Die Zapfen erstrecken sich vorzugsweise senkrecht zur Ebene der Leiterplatte und weisen insbesondere einen Kreisquerschnitt auf. Ebenso weisen die Aussparungen am Kühlkörper und/oder die Durchbrüche an der Leiterplatte vorzugsweise Kreisquerschnitte auf.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Zapfen bei symmetrischer Lichterteilung durch die Vorsatzlinse zur Mittellängsachse der Voratzlinse symmetrisch angeordnet sind oder dass die Zapfen bei asymmetrischer Lichterteilung durch die Vorsatzlinse zur Mittellängsachse der Voratzlinse asymmetrisch angeordnet sind. Die Aussparungen am Kühlkörper können entsprechend symmetrisch oder asymmetrisch angeordnet sein.
  • Die eingangs genannte Aufgabe wird auch gelöst durch einen Scheinwerfer mit einem erfindungsgemäßen Leuchtmodul.
  • Zur Montage eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls wird vorgeschlagen, dass die Zapfen in die Aussparungen des Kühlkörpers eingeführt werden und dass anschließend die freien Enden der Zapfen gegen die der Vorsatzlinse abgewandte Seite des Kühlkörpers verstemmt werden. Für den Fall, dass auch die Leiterplatte über die Zapfen am Leuchtmodul angeordnet wird, kann zudem vorgesehen sein, dass vor dem Einführen der Zapfen in die Aussparung des Kühlkörpers die Zapfen in an der Leiterplatte vorgesehene Durchbrüche eingeführt werden.
  • Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die Erfindung näher erläutert und beschrieben ist.
  • Es zeigen:
  • 1 die Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls in einer Zwischenmontageposition und
  • 2 die Ansicht gemäß 1 in der Endmontageposition.
  • In den 1 und 2 ist ein Leuchtmodul 10 dargestellt, das einen Kühlrippen 12 aufweisenden Kühlkörper 14 und eine auf dem Kühlkörper 14 angeordnete Leiterplatte 18 aufweist. Auf der Leiterplatte ist eine Xenonlichtquelle 20 vorgesehen. Ferner umfasst das Leuchtmodul 10 eine die LED 20 umgebende Vorsatzlinse 22. Die Vorsatzlinse 22 weist auf ihrer dem Kühlkörper 14 zugewandten Seite insgesamt zwei Zapfen 24 auf, die bei der Montage des Leuchtmoduls 10 in am Kühlkörper 14 vorgesehene Aussparungen 26 eingeführt werden. Die Leiterplatte 18 weist den Aussparungen 26 entsprechende Durchbrüche 28 auf, welche die Zapfen 24 ebenfalls durchgreifen.
  • Vorteilhafterweise ist zwischen den Zapfen 26, die insbesondere einen kreisrunden Querschnitt aufweisen können, und den Durchbrüchen 28 eine Säulenführung derart vorgesehen, dass die Leiterplatte 28 wenigstens weitgehend spielfrei von Hand mit den Zapfen 24 gefügt werden kann. Hierdurch kann eine exakte Positionierung der die LED 20 tragende Leiterplatte 18 zur Vorsatzlinse 22 erreicht werden. Insbesondere dann, wenn die Leiterplatte 18 als flexible Leiterplatte ausgebildet ist, kann eine spielfreie Passung realisiert werden.
  • Die Passung zwischen den Zapfen 24 und den kühlkörperseitigen Durchbrüchen 26 ist vorzugsweise mit einem geringen Spiel behaftet, so dass ein Fügen des Kühlkörpers 14 mit der Vorsatzlinse 22 kraftfrei erfolgen kann.
  • Nach dem axialen Einführen der Zapfen 24 in die leiterplattenseitigen Durchbrüche 28 und die kühlkörperseitigen Aussparungen 26 werden in einem letzten Montageschritt die freien Enden 30 der Zapfen 24 derart insbesondere warmverstemmt, dass sich den Kühlkörper 14 hintergreifende Nietköpfe 32, wie sie in 2 gezeigt sind, bilden.
  • Zur positionsgenauen Anlage der Vorsatzlinse 22 an der Leiterplatte 18 und/oder am Kühlkörper 14 sind auf der der Leiterplatte 18 beziehungsweise dem Kühlkörper 14 zugewandten Seite der Vorsatzlinse in den Figuren nicht dargestellte Auflagebereiche vorgesehen. Das Warmverstemmen erfolgt vorteilhafterweise derart, dass diese Auflagebereiche in der Endmontageposition unter einer wenigstens geringen Vorspannung an der Leiterplatte 18 beziehungsweise am Kühlkörper 14 anliegen und dass zumindest in den Bereichen, in denen die Nietköpfe 32 entstehen, zwischen den Zapfen 24 und den Aussparungen 26 vorhandenes radiales Spiel mit Zapfenmaterial aufgefüllt wird. Insgesamt ergibt sich eine exakte und dauerhafte Anordnung der Vorsatzlinse 22 samt Leiterplatte 28 am Kühlkörper 14.
  • Wie aus den Figuren deutlich wird, entspricht der Durchmesser d der Zapfen im wesentlichen der Dicke s des Kühlkörpers 14 in dem Bereich, in dem die Durchbrüche 26 vorgesehen sind.
  • Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform sind die Nietköpfe pilzartig ausgebildet, da das Warmverstemmwerkzeug eine zur pilzkopfartigen komplementäre Kontur aufweist. Anstelle derartiger, pilzkopfartigen Konturen ist es denkbar, dass Kreuz-, Stern – oder auf sonstige Art und Weise ausgebildete Stemmwerkzeuge zum Einsatz kommen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 102005033709 A1 [0002]

Claims (11)

  1. Leuchtmodul (10), insbesondere für Xenonlicht- oder Halbleiterlichtquellenscheinwerfer, mit einem Kühlkörper (14), mit einer auf dem Kühlkörper (14) angeordneten, eine Lichtquelle (20) aufweisende Leiterplatte (18) und mit einer am Kühlkörper (14) befestigten, die Lichtquelle (20) umgebenden Vorsatzlinse (22), dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorsatzlinse (22) Zapfen (24) vorgesehen sind, die am Kühlkörper (14) vorhandene Aussparungen (26) durchgreifen und dass die freien Enden (30) der Zapfen (24) zur unlösbaren Befestigung der Vorsatzlinse als den Kühlkörper (14) hintergreifende, durch Warm- oder Kaltverstemmen hergestellte Nietköpfe (32) ausgebildet sind.
  2. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (24) und die Aussparungen (26) des Kühlkörpers so gewählt sind, dass bei der Montage des Leuchtmoduls (10) die Zapfen (24) mit merklichem, geringem oder nahezu ohne Spiel in die Aussparungen (26) gleiten.
  3. Leuchtmodul (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) Durchbrüche (28) aufweist, die von den Zapfen (24) durchgriffen werden.
  4. Leuchtmodul nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (24) und die Durchbrüche (28) der Leiterplatte (18) so gewählt sind, dass bei der Montage des Leuchtmoduls (10) die Zapfen (24) nahezu ohne Spiel oder spielfrei von Hand in die Durchbrüche (28) bewegt werden können.
  5. Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsatzlinse (22) samt Zapfen (24) einstückig aus Kunststoff ausgebildet ist.
  6. Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (18) als flexible Leiterplatte ausgebildet ist.
  7. Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (14) in den Abschnitten, in denen die Aussparungen (26) vorgesehen sind, eine Dicke (s) in Längsrichtung der Aussparungen (26) aufweist, die dem Durchmesser (d) der Zapfen (24) entspricht oder sich um +/– 25% von dem Durchmesser (d) der Zapfen (24) unterscheidet.
  8. Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (24) bei symmetrischer Lichtverteilung durch die Vorsatzlinse zur Mittellängsachse der Voratzlinse (22) symmetrisch angeordnet sind oder dass die Zapfen (24) bei asymmetrischer Lichtverteilung durch die Vorsatzlinse (22) zur Mittellängsachse der Voratzlinse (22) asymmetrisch angeordnet sind.
  9. Scheinwerfer, insbesondere für Xenonlicht- oder Halbleiterlichtquellenscheinwerfer, mit einem Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.
  10. Verfahren zur Montage eines Leuchtmodul (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfen (24) in die Aussparungen (26) des Kühlkörpers (14) eingeführt werden und dass anschließend die freien Enden (30) der Zapfen (24) gegen die der Vorsatzlinse abgewandte Seite des Kühlkörpers (14) warmverstemmt werden.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einführen der Zapfen (24) in die Aussparungen (26) des Kühlkörpers (14) die Zapfen (24) in an der Leiterplatte (18) vorgesehene Durchbrüche (28) eingeführt werden.
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