DE102009022724A1 - Von der Seite anzubringendes Leuchtdioden-Modul für Kombinationsrücklichter an Kraftfahrzeugen - Google Patents

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ZhaoHuan Mississauga Liu
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Osram Sylvania Inc
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Abstract

Ein von der Seite anzubringendes LED-Modul für ein Kombinationsrücklicht wird offenbart. Eine oder mehr LEDs sind auf einer distalen Seite einer Leiterplatte angebracht, die auch die Schaltung einschließt, die die eine oder mehr LEDs antreibt. Die Leiterplatte und eine Wärmefalle werden an eine Wärmesenke geschraubt/genietet, dann wird die Wärmesenke an einer Randseite eines Gehäuses angebracht. Die LEDs strahlen divergierendes Licht seitlich in das Gehäuse aus. Eine Seite des Gehäuses ist ein facettierter Parabolreflektor, der das divergierende Licht von den LEDs empfängt und einen kollimierten Strahl in Längsrichtung zur Vorderseite des Gehäuses reflektiert, wo es durch eine klare Abdeckung geht und aus der Lampe austritt. Die Facetten auf dem Parabolreflektor lenken Anteile des reflektierten Strahls winkelig ab, so dass das reflektierte Licht kollimiert wird und es winkelmäßig breiter

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität gemäß 35 U. S. C § 119(e) für die vorläufige Anmeldung Nr. 61/056,738, eingereicht am 28. Mai 2008, mit dem Titel ”Von der Seite einsetzbares LED-Lichtmodul für ein Kombinationsrücklicht an einem Kraftfahrzeug”, die hier in ihrer Gesamtheit bezugnehmend einbezogen ist. Das vollständige Prioritätsrecht gemäß der Pariser Verbandsübereinkunft wird hiermit ausdrücklich vorbehalten.
  • ANGABEN ÜBER VOM BUND GEFÖRDERTE FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
  • Nicht zutreffend
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kombinationsrücklichter für Beleuchtungssysteme an Kraftfahrzeugen.
  • BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN TECHNIK
  • Über viele Jahre wurden in Kraftfahrzeugen elektrische Lichtanlagen verwendet, die einer Vielfalt von Funktionen dienten. Zum Beispiel bieten Leuchten eine Beleuchtung nach vorne(Scheinwerfer, Zusatzleuchten), eine Beleuchtung zwecks Sichtbarkeit (vorne Parklichter, hinten Schlussleuchten), eine Beleuchtung als Signalgeber (Fahrtrichtungsanzeiger, Warnleuchten, Bremsleuchten, Rückfahrleuchten) und eine Beleuchtung für den Komfort (Deckenleuchten, Armaturenbrettbeleuchtung), um nur einige Anwendungen zu nennen. In der Vergangenheit wurden für einen Großteil oder für die gesamte Beleuchtung in und an einem Kraftfahrzeug Glühlampen verwendet, welche in einer Vielfalt von Größen, Formen, Wattzahlen und Lampenhalterpaketen erhältlich sind.
  • In den letzten Jahren kam bei manchen Beleuchtungsanwendungen für Kraftfahrzeuge die Verwendung von Leuchtdioden (LEDs) auf. Verglichen mit Glühlampen verbrauchen LEDs weniger Strom, haben eine längere Lebensdauer und eine geringere Wärmeabgabe, wodurch sie für Anwendungen bei Kraftfahrzeugen gut geeignet sind.
  • Die spektralen Anforderungen an die Außenbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs werden von vielen LEDs zufriedenstellend erfüllt. Bei älteren Glühlampenbeleuchtungen wurden die spektralen Anforderungen normalerweise durch eine gefärbte Linse, eine Abdeckung oder einen Rahmen vor einer Glühlampe weißen Lichts erfüllt. Bei LEDs kann der Ausgangswellenlängenbereich auf die Anforderung an die Beleuchtung zugeschnitten werden. Zum Beispiel können bei roten und bernsteinfarbenen Lichtern LEDs mit Schmalbandemissionen in den roten bzw. bernsteinfarbenen Anteilen des Spektrums verwendet werden. Bei Anwendungen mit weißem Licht finden LEDs, die zur Ausleuchtung einen Breitbandphosphor verwenden, immer häufiger Verwendung.
  • Die zeitbezogenen Anforderungen an die Beleuchtung, wie die Anstiegszeit eines Bremslichtes, sind für LEDs, die typischer Weise Anstiegszeiten aufweisen, die kürzer als bei vergleichbaren Glühlampen sind, ganz gut geeignet.
  • Die räumlichen Anforderungen für die Außenbeleuchtung können sich je nach dem geographischen Gebiet unterscheiden, aber sie werden normalerweise für jedes Element der Außenbeleuchtung ziemlich genau definiert. Zum Beispiel sollte ein linker Scheinwerfer ein besonders gut definiertes Emissionsmuster als eine Funktion des Austrittswinkels aufweisen, und zwar sowohl in seitlicher als auch in vertikaler Richtung, ein rechter Scheinwerfer sollte ein anderes, aber ebenso gut definiertes Emissionsmuster aufweisen, und so weiter.
  • Diese räumlichen Anforderungen wurden für typische Glühbirnen oder Glühlampen entwickelt. Im Allgemeinen besitzt eine typische Glühlampe einen ausgedehnten Glühfaden (d. h. eine nicht punktförmige Quelle), der Licht nach außen gleichmäßig in alle Richtungen ausstrahlt. Die Lampe ist normalerweise in einer Montagevorrichtung bzw. Halterung untergebracht, die eines oder mehrere reflektierende Elemente aufweist, die das Licht weg von dem Kraftfahrzeug richten können. Bei manchen Anwendungen können auch einige kollimierende Elemente vorhanden sein, die von dem Reflektor getrennt oder teilweise oder vollständig in dem Reflektor integriert sein können.
  • Anders als bei typischen Glühlampen haben LEDs einen Lichtausgang, der sich mit der Richtung ändert. Die Lichtabgabe einer LED kann in einer besonderen Richtung eine Spitze aufweisen und mit einem besonderen Winkelprofil weg von der Spitze abrollen. Zum Beispiel kann eine typische LED ein besonderes FWHM-Winkelprofil oder ein anderes geeignetes Maß ihrer Abgabe aufweisen. Die Winkelabgabe kann in zwei Dimensionen symmetrisch oder sie kann in zwei Dimensionen asymmetrisch sein.
  • Da zwischen LEDs und typischen Kolben oder Lampen räumliche Unterschiede in der Abgabe bestehen, kann es unmöglich sein, in einem besonderen Beleuchtungselement einfach eine Glühlampe durch eine LED zu ersetzen; dies könnte auf unerwünschte Weise die winkelmäßige Abgabe des Elements verändern. Die Verwendung von LEDs kann neue Ausführungen für die Reflektoren und andere optische Elemente erforderlich machen, damit die räumliche Abgabe des Beleuchtungselements die bestehenden Anforderungen erfüllt, die für Glühlampen entwickelt wurden.
  • In den wenigen Jahren seit LEDs als Lichtquellen eingeführt wurden haben sich Kraftfahrzeughersteller vorsichtig verhalten. Während sie danach trachteten, wegen aller vorstehend genannten Vorteile LEDs zu verwenden, waren sie zögerlich, die Vertrautheit einer Glühlampe mit einer Fassung und deren zugehörigen herkömmlichen Erscheinung vollkommen aufzugeben. Als Konsequenz gab es in den letzten Jahren mehrere Beleuchtungsuntersysteme, die das mechanische Gefühl der alten Glühlampen und Fassungen vermitteln, aber eigentlich LEDs als Lichtquelle verwenden.
  • 1 zeigt ein typisches Kraftfahrzeug 1 mit typischen Außenleuchten, die vordere Blinker 2, Scheinwerfer 3, Nebelleuchten 4, seitliche Blinkleuchten 6, ein mittleres, hoch angebrachtes Bremslicht 7, eine Nummernschildlampe 8 und sogenannte ”Kombinationsrücklichter” 9 (RCLs) einschließen. Jedes von diesen oder alle können Zubehör umfassen, wie ein Scheinwerferreinigungssystem 5. Wir konzentrieren uns bei dieser Anmeldung in erster Linie auf die Kombinationsrücklichter 9.
  • Es ist anzumerken, dass jedes Kombinationsrücklicht 9 ein Rücklicht (auch als Markierungsleuchte bekannt), ein Stoplicht (auch als Bremslicht bekannt), ein Blinklicht und eine Rückfahrleuchte umfassen kann. Jede Leuchte in dem Kombinationsrücklicht kann ihre eigene Lichtquelle, ihre eigene Reflexions- und/oder Fokussier- und/oder Kollimations- und/oder Streuoptik, ihr eigenes mechanisches Gehäuse, ihre eigene elektrische Schaltung und so weiter besitzen. Diesbezüglich kann eine Ausgestaltung oder ein Merkmal einer besonderen Leuchte für jedwede oder alle der Leuchten in dem Kombinationsrücklicht 9 verwendet werden. Optional können eine oder mehrere Funktionen von den Leuchten geteilt werden, wie eine Schaltung, die mehr als eine Lichtquelle steuert, oder ein mechanisches Gehäuse, das mehr als eine Lichtquelle beinhaltet, und so weiter. Zum Beispiel verfügt jedes Beleuchtungsuntersystem normalerweise über seine eigene unabhängige Lampe, obwohl die Rücklicht- und Bremslichtfunktionen in einer einzigen Lampe (Glühlampe) mit Doppelfaden kombiniert werden können.
  • In den letzten Jahren, seit die Verwendung von LEDs an Außenbeleuchtungssystemen in Kraftfahrzeugen begann, besteht eine Tendenz dahingehend, die LEDs eng in die Fassung zu integrieren. Zum Beispiel werden die mittleren, hoch angebrachten Bremslichter 7 oder CHSMLs nun in den meisten Fällen auf diese Weise angeordnet, da es relativ einfach war, ein LED-Modul für diese Anwendung zu übernehmen. Auf Grund der langen Lebensdauer von LEDs kann dies langfristig der bevorzugte Ansatz sein.
  • Mit anderen Worten: Langfristig werden die Beleuchtungsarmaturen, einschließlich der Gehäuse, Reflektoren, Linsenabdeckungen und aller optischen Zwischenelemente, sehr wahrscheinlich an eine Konfiguration angepasst, die optimal um die LED gestaltet ist. Die elektrischen Anschlüsse, die Wärmesenke, die Kollimations- und/oder Reflexions- und/oder Streuoptik werden sehr wahrscheinlich Gestaltungen besitzen, die in erster Linie für LEDs und nicht in erster Linie für herkömmliche Glühlampen geeignet sind, und die dann modifiziert werden, um LED-Lichtquellen aufzunehmen.
  • Kurzfristig bevorzugen jedoch viele Autohersteller eine vertraute und bekannte Technologie, einschließlich bekannter Reflektor- und Glühlampengeometrien, die für Glühlampen entwickelt und über viele Jahre verwendet wurden. Folglich haben mehrere Beleuchtungshersteller Kombinationsrücklichtsysteme entwickelt, die LEDs als Lichtquellen benutzen, die aber gleichzeitig gängige Öffnungen in Lampenfassungseinheiten und herkömmliche Erscheinungsformen verwenden. Diese Lampensysteme sind für Autohersteller kurzfristig interessant, da die mechanischen Aspekte der Lampensysteme mit den älteren, bewährten Systemen, die für Glühlampen verwendet werden, vereinbar sind. Ein Beispiel für ein derartiges Lampensystem ist das Produkt JOULE, das im Handel von Osram Sylvania mit Sitz in Danvers, Massachusetts, erhältlich ist.
  • Da die vorliegende Anmeldung auf Beleuchtungssysteme in Kraft fahrzeugen abgestellt ist, ist es günstig, zunächst einiges an Terminologie zu überprüfen.
  • Die Teile, die die Beleuchtungssysteme an den Ecken von Fahrzeugen bilden, sind als ”Lampenträger” bekannt. Bei Gebäuden wäre das Äquivalent von ”Lampenträger” Haltevorrichtung. Ein Lampenträger umfasst normalerweise eine Kunststoffstruktur oder ein Kunststoffgehäuse, einen oder mehrere Reflektoren, in manchen Fällen optische Linsensysteme und eine Linsenabdeckung, die normalerweise zum Außendesign des Fahrzeugs passt und häufig gefärbte Abschnitte aufweist, wie bernsteinfarben und rot. Das Gehäuse des Lampenträgers umfasst, gewöhnlich hinten, Fassungsöffnungen, um eine Fassung mit einer Lampe (in den Vereinigten Staaten üblicherweise als ”bulb” bezeichnet) aufzunehmen und zu halten, Lüftungseinrichtungen und in manchen Fällen Einstellenrichtungen für die Frontbeleuchtung.
  • Es gibt zwei Möglichkeiten, die Lampe (den Kolben) zu ersetzen: (a) Zugang durch die Rückseite des Lampenträgers, Bewegen der Fassung und der Lampe, Entfernen der Lampe, Einsetzen einer neuen Lampe und Wiedereinsetzen der Fassung, oder (b) Entfernen der Abdecklinse von der Vorderseite des Lampenträgers, Entfernen der Lampe aus der Fassung, Einsetzen einer neuen Lampe und dann Wiederaufsetzen der Abdecklinse.
  • Die Möglichkeit (a) wird wegen einer Reihe von Gründen nicht favorisiert, einschließlich Problemen beim Zugang, Designproblemen, Problemen der mechanischen Tiefe und Problemen beim Abdichten des Lampenträgers an der Karosserie.
  • Die Möglichkeit (b) wird auch wegen mehrerer Gründe nicht favorisiert, einschließlich der folgenden zwei Gründe: (1) Es wird bevorzugt, eine dauerhaftere Dichtung zwischen dem Lampenträger und der Linsenabdeckung zu haben. Dadurch verringern sich Kosten und Komplexität, und es wird eine wirksame Dichtung gegenüber Schmutz und Wasser gewährleistet, und (2) Die Mechanik einer abnehmbaren Linsenabdeckung ist auf Grund von Montage- und De signproblemen schwierig.
  • Da der Zugang von der Rückseite des Lampenträgers für Lampen nicht favorisiert wird, kann es wünschenswert sein, die Fassungsöffnung zur Seite zu öffnen, insbesondere bei einem Kombinationsrücklicht 9.
  • Drei Beleuchtungssysteme, die Fassungen aufweisen, die zur Seite geöffnet werden, sind zum Beispiel in den US-Patenten 6,637,923 , 6,814,475 und 6,951,414 offenbart, die alle an Amano erteilt und an Koito Manufacturing Co. übertragen wurden und auf die alle hier in ihrer Gesamtheit Bezug genommen wird. Alle drei umfassen ein an die LED angrenzendes Element, das den Strahl kollimiert, und dann ein separates Element, das den kollimierten Strahl empfängt und den kollimierten Strahl nach außen, weg von dem Kraftfahrzeug, reflektiert.
  • Ein potentieller Nachteil der Beleuchtungssysteme dieser drei Druckschriften besteht darin, dass zwei getrennte Elemente verwendet werden, um den Strahl zu kollimieren und dann zu reflektieren. Diese getrennten Elemente können teuer in der Herstellung sein, ihre Ausrichtung kann teuer und zeitaufwändig sein, und sie können einen unnötigen Verlust in das optische System einbringen (d. h., ein Teil des Lichts kann durch die mehreren Elemente absorbiert, reflektiert und/oder aus dem Ausgangsstrahl gestreut werden).
  • Demnach besteht Bedarf an einem Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer verringerten Anzahl an Elementen, das ein unkomplizierteres optisches System zur Verfügung stellen kann, das leichter auszurichten sein kann und das eine höhere Ausgangsleistung (weniger Verlust) aufweist, als die optischen Systeme, die in den vorstehenden Druckschriften offenbart sind. Das Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug sollte eine oder mehrere Fassungen aufweisen, die sich zur Seite und nicht zur Rückseite des Lampenträgers öffnen.
  • Im Allgemeinen gibt es für ein Beleuchtungsmodul auf LED-Basis vier Grundelemente: (1) den eigentlichen LED-Chip; (2) die Wärmesenke oder Wärmeabfuhr, die die von dem LED-Chip erzeugte Wärme ableitet, (3) die Treiberschaltung, die den LED-Chip betreibt, und (4) die Optik, die das von dem LED-Chip ausgestrahlte Licht empfängt und auf einen Betrachter richtet. Diese vier Elemente müssen nicht für jedes besondere Modul vollkommen neu gestaltet werden; stattdessen kann ein besonderes Beleuchtungsmodul ein oder mehrere bereits bekannte Elemente verwenden. Die folgenden Absätze beschreiben mehrere dieser bekannten Elemente, die mit dem hier offenbarten Beleuchtungsmodul auf LED-Basis verwendet werden können.
  • Das US-Patent Nr. 7,042,165 mit dem Titel ”Treiberschaltung für eine LED-Fahrzeuglampe”, erteilt an Madhani et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine bekannte Treiberschaltung für Beleuchtungsmodule auf LED-Basis und ist hier in seiner Gesamtheit durch Inbezugnahme eingeschlossen. Im Patent '165 ist eine erste Fahrzeuglampen-Treiberschaltung für eine Leuchtdioden(LED)-Gruppierung offenbart, wobei die LED-Gruppierung einen ersten Strang von vier LEDs in Reihe und einen zweiten Strang von vier LEDs in Reihe aufweist. Ein erster LED-Treiber treibt den ersten LED-Strang an, und ein zweiter LED-Treiber treibt den zweiten LED-Strang an. Bei einem Betriebsmodus BREMSEN wird der Strom zu beiden LED-Strängen durch den LED-Treiber in Reihe mit dem LED-Strang gesteuert. Bei einem Betriebsmodus HECK wird nur ein LED-Strang über eine Diode und einen Widerstand, die in Reihe geschaltet sind, mit Strom versorgt. Wenn eine verringerte Eingangsspannung vorliegt, wird der Betrieb der LED-Stränge durch Schaltkreise vorgesehen, die in jedem LED-Strang eine LED überbrücken. Eine zweite Fahrzeuglampen-Treiberschaltung weist einen ersten LED-Strang und einen zweiten LED-Strang in Reihe mit einem Steuerschalter auf, der eine Rückkopplungsschaltung aufweist, um eine konstante Stromregelung zu erhalten, um die Summe des Stroms in jedem LED-Strang zu steuern und Schaltstörungen zu verringern. Die in dem Patent '165 offenbarte Treiberschaltung kann direkt verwendet werden, oder sie kann leicht modifiziert werden, um den LED-Chip für das hier offenbarte Beleuchtungsmodul anzutreiben.
  • Das US-Patent Nr. 7,110,656 mit dem Titel ”LED-Kolben”, erteilt an Coushaine et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine komplementäre mechanische Struktur aus Buchse und Schaltverbindungsstück für Beleuchtungsmodule auf LED-Basis und ist hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen. Im Patent '656 weist eine LED-Lichtquelle ein Gehäuse mit einer Basis auf. Ein Hohlkern steht von der Basis vor und ist um eine Längsachse gruppiert. Eine Leiterplatte ist in der Basis an einem Ende des Hohlkerns positioniert und weist eine Vielzahl von LEDs auf, die um dessen Mitte betriebsbereit daran befestigt sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlkern rohrförmig und die Leiterplatte kreisförmig. Ein Lichtwellenleiter mit einem Körper, der bei einer bevorzugten Ausführungsform, wie in den 2 und 4a gezeigt ist, napfförmig ist, weist eine gegebene Wandstärke ”T” auf. Der Lichtwellenleiter ist in dem Hohlkern positioniert und weist ein erstes Ende in betriebsbereiter Beziehung zu der Vielzahl von LEDs und ein zweites Ende, das über den Hohlkern vorsteht, auf. Die Dicke ”T” ist zumindest groß genug, um den Emissionsbereich der LEDs, die damit verwendet werden, einzuschließen. Die komplementäre mechanische Struktur aus Buchse und Schaltverbindungsstück, die in dem '656 offenbart ist, kann direkt verwendet werden, oder sie kann für das hier offenbarte Beleuchtungsmodul leicht modifiziert werden.
  • Das US-Patent Nr. 7,075,224 mit dem Titel ”Verbindungsstück für Leuchtdiodenkolben mit Spannungsempfänger”, erteilt an Coushaine et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine weitere komplementäre mechanische Struktur aus Buchse und Schaltverbindungsstück für Beleuchtungsmodule auf LED-Basis und ist hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen. In dem Patent '224 weist eine LED-Lichtquelle (10) ein Gehäuse (12) mit einer Basis (14) mit einem davon vorstehenden Hohlkern (16) auf. Der Kern (16) ist im Wesentlichen konisch. Ein zentraler Heizleiter (17) befindet sich mittig innerhalb des Hohlkerns (16) und ist aus festem Kupfer gebildet. Eine erste Leiterplatte (18) ist mit einem Ende des zentralen Heizleiters verbunden, und eine zweite Leiterplatte (20) ist an einem zweiten, entgegengesetzten Ende des zentralen Heizleiters (17) befestigt. Die zweite Leiterplatte (20) weist mindestens eine LED (24) auf, die betriebsbereit an dieser befestigt ist. Eine Vielzahl von elektrischen Leitern (26) weist proximale Enden (28), die elektrische Spuren kontaktieren, die auf der zweiten Leiterplatte (20) gebildet sind, und distale Enden (30), die elektrische Spuren auf der ersten Leiterplatte (18) kontaktieren, auf. Jeder der elektrischen Leiter (26) weist einen darin gebildeten Spannungslöser (27) auf, der während der Montage axial zusammengepresst wird. Ein Aufsatz (32) ist über der zweiten Leiterplatte (20) platziert; und eine Wärmesenke (34) ist an der Basis in Thermokontakt mit der ersten Leiterplatte angebracht. Wie bei dem Patent '656 kann die in dem Patent '224 offenbarte komplementäre mechanische Struktur aus Buchse und Schaltverbindungsstück direkt verwendet werden, oder sie kann für das hier offenbarte Beleuchtungsmodul leicht modifiziert werden.
  • Das US-Patent Nr. 6,637,921 mit dem Titel ”Austauschbarer LED-Kolben mit auswechselbarer Linsenoptik”, erteilt an Coushaine und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine Reflektoroptik, die senkrecht zu einer Leiterplatte ausgestrahltes Licht von einer LED empfangen und es in eine Anzahl von Richtungen reflektieren kann, die alle in etwa parallel zu der Leiterplatte sind. Die in dem Patent '921 offenbarte Optik kann die Form eines umgekehrten Kegels haben, wobei die Spitze des Kegels zum LED-Chip weist. Der Kegel kann kontinuierlich sein, oder er kann in einer anderen Ausführungsform diskrete Facetten aufweisen, die der Form eines Kegels ähnlich sind. Die Reflektoroptik kann mit einem einzelnen LED-Chip oder mit mehreren LED-Chips, die um die Spitze des Kegels angeordnet sind, verwendet werden. Die in dem Patent '921 offenbarte Reflektoroptik kann mit dem hier offenbarten Beleuchtungsmodul auf LED-Basis verwendet werden, und sie kann in den Strahlenverlauf zwischen dem LED-Chip und dem Reflektor angeordnet werden, der das LED-Licht zu einem Betrachter leitet.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Ausführungsform ist ein Fahrzeuglicht (10), aufweisend: ein wärmeleitfähiges Modul (21, 121) mit einer Längsachse, das in ein Gehäuse (20) entlang der Längsachse einführbar ist; eine Leiterplatte (41, 141) in mechanischem und thermalem Kontakt mit dem wärmeleitfähigen Modul (21, 121), wobei die Leiterplatte (41, 141) im Allgemeinen senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist; mindestens eine Leuchtdiode (44, 144), die auf der Leiterplatte (41, 141) angebracht und durch die Leiterplatte (41, 141) elektrisch gesteuert wird, um einen divergierenden Strahl (12) allgemein parallel zu der Längsachse zu emittieren; und einen gekrümmten und facettierten Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Reflektieren eines allgemein kollimierten Strahls (14) allgemein senkrecht zur Längsachse. Die Krümmung des Reflektors (13) kollimiert den empfangenen divergierenden Strahl (12). Jede Facette auf dem Reflektor (13) lenkt einen entsprechenden Anteil des reflektierten kollimierten Strahls (14) winklig in einen vorbestimmten Winkelbereich ab.
  • Eine weitere Ausführungsform ist ein Fahrzeuglicht (10), aufweisend: eine Leuchtdiode (44, 144) zum Emittieren eines divergierenden Strahls (12) entlang einer optischen Achse; eine allgemein ebene Leiterplatte (41, 141) zur Versorgung der Leuchtdiode (44, 144) mit Strom und zum mechanischen Anbringen der Leuchtdiode (44, 144), wobei die Leiterplatte (41, 141) allgemein senkrecht zur optischen Achse ist; ein allgemein zylindrisches Modul (21, 121) in mechanischem und thermalem Kontakt mit der Leiterplatte (41, 141), wobei das Modul (21, 121) eine zylindrische Achse aufweist, die allgemein parallel zu der optischen Achse ist; eine Montagevorrichtung (20) zum Anbringen des Moduls (21, 121), wobei das Modul (21, 121) so angebracht ist, dass die zylindrische Achse horizontal und allgemein parallel zu einer Vorderseite der Montagevorrichtung ist; einen Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Emittieren eines allgemein kollimierten Strahls (14) allgemein senkrecht zur Vorderseite der Montagevorrichtung (20); und eine transparente Abdeckung (15) zum Durchlassen des im Wesentlichen kollimierten Strahls (14).
  • Eine weitere Ausführungsform ist ein Fahrzeuglicht (10), aufweisend: eine Leuchtdiode (44, 144) zum Abgeben eines divergierenden Strahls (12) entlang einer seitlichen Richtung; einen Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Reflektieren eines allgemein kollimierten Strahls (14) entlang einer Längsrichtung, wobei die Längsrichtung allgemein senkrecht zur seitlichen Richtung ist; eine transparente Abdeckung (15) zum Durchlassen des allgemein kollimierten Strahls (14) in der Längsrichtung; und ein Modul (21, 121) zum mechanischen Anbringen, elektrischen Betreiben und thermischen Verbinden mit der Leuchtdiode (44, 144). Das Modul (21, 121) ist seitlich angebracht und weist auf: eine Wärmesenke; eine Leiterplatte (41, 141) zum elektrischen Betreiben der Leuchtdiode (44, 144), wobei die Leiterplatte (41, 141) allgemein eben und senkrecht zur seitlichen Richtung ist; und ein Wärmepolster bzw. eine Wärmefalle oder Thermofett (31, 131), das oder die zwischen der Leiterplatte (41, 141) und der Wärmesenke angeordnet ist, um einen Thermokontakt und eine elektrische Isolierung zwischen der Leiterplatte (41, 141) und der Wärmesenke zu schaffen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung der beispielhaften Außenbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs.
  • 2 ist eine schematische Querschnittzeichnung eines vereinfachten Strahlenverlaufs in einem Kombinationsrücklicht mit einer einzelnen LED und einem nicht facettierten Reflektor.
  • 3 ist eine schematische Querschnittzeichnung eines vereinfachten Strahlenverlaufs in einem Kombinationsrücklicht mit vielen LEDs und einem nicht facettierten Reflektor.
  • 4 ist eine schematische Querschnittzeichnung eines vereinfachten Strahlenverlaufs in einem Kombinationsrücklicht mit einer einzelnen LED und einem facettierten Reflektor.
  • 5 ist eine schematische Zeichnung in Explosionsansicht einer beispielhaften mechanischen Anordnung eines Kombinationsrücklichts.
  • 6 ist eine schematische Zeichnung in Explosionsansicht einer beispielhaften mechanischen Anordnung eines LED-Moduls.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Das hier offenbarte Leuchtdioden(LED)-Modul kann für die Außenbeleuchtung eines Fahrzeugs verwendet werden. Das LED-Modul kann in einer Lampenträgerfassung von der Seite anstatt von hinten montiert werden. Das LED-Modul kann optische Elemente aufweisen, die geeignet sind, das Licht an einen Reflektor zu verteilen, der Licht von dem (den) LED-Chip(s) empfängt und das reflektierte Licht auf einen Betrachter richtet. Da das LED-Modul von der Seite anstatt von hinten angebracht werden kann, kann der Reflektor kompakter sein als bei herkömmlichen Reflektorausführungen. Dies wird umfassender in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung offenbart.
  • Für typische bekannte Kombinationsrücklichter, die Leuchtdioden als Lichtquellen verwenden, gab es zahlreiche Möglichkeiten, um zu gewährleisten, dass das emittierte Licht in der richtigen Ausrichtung aus der Vorrichtung austritt. Zum Beispiel verwendete das im Handel unter dem Namen JOULE erhältliche System der ersten Generation Leuchtdioden, die in einem besonderen Winkel angebracht waren. Das Montageverfahren für dieses System der ersten Generation war unerwünscht kompliziert und erforderte einen schwierigen Anschluss zwischen den LEDs und den gedruckten Leiterplatten. Bei dem JOULE-System der zweiten Generation wurde dieses Montageschema für die Leuchtdioden durch einen Lichtleiter und einen kleinen Reflektor ersetzt, die den Emissionspunkt der LED auf den Brennpunkt des Reflektors des Kombinationsrücklichts abbilden. Der Lichtleiter ist normalerweise ein transparentes Rohr aus Glas oder Kunststoff mit glatten Seiten, die gewährleisten, dass ein Strahl, der entlang des Lichtleiters übertragen wird, bei jeder Reflexion an den Seiten eine innere Totalreflexion erfährt. Der Lichtleiter ist, wenn er auch eine Verbesserung gegenüber dem Produkt der ersten Generation darstellt, immer noch eine gesonderte Komponente in dem System, wodurch sich die Kosten für das System erhöhen, und er bringt immer noch Verluste mit sich, da ein Anteil des Lichts an den Eintritts- und Austrittsgrenzflächen des Lichtleiters verloren geht. Zusätzliche LEDs waren erforderlich, um die durch den Lichtleiter und die zugeordnete Optik eingebrachten Verluste zu überwinden. Ein System, das seitlich ausstrahlende Leuchtdioden verwendet, wurde auch ausprobiert, aber auch hier gab es entweder Montageschwierigkeiten oder eine geringe optische Leistungsfähigkeit.
  • Im Allgemeinen zeigen alle der vorherigen Kombinationsrücklichter irgendeine Art von Mangel, ob es sich nun um Schwierigkeiten bei der Montage, eine geringe optische Leistungsfähigkeit oder eine Inkompatibilität mit modernen Gehäusen für Kombinationsrücklichter handelt.
  • Die vorliegende Erfindung überwindet diese Mängel und kann einen oder mehrere der folgenden Vorteile bieten: Zunächst ist das Leuchtdiodenmodul vollständig integriert und verringert dadurch die Anzahl an Komponenten und vereinfacht die Montage des Moduls. Ferner besteht, da sich die Leuchtdioden und die Elektronik auf der gleichen Platte befinden, keine Notwendigkeit für eine zusätzliche Verbindung zwischen diesen.
  • Zweitens ist das Leuchtdiodenmodul rückwärtskompatibel und weist optische und mechanische Kennzeichen auf, die zu denjenigen von modernen Gehäusen von Kombinationsrücklichtern passen oder ohne weiteres an sie angepasst werden können. In diesem Fall kann die Buchse bzw. Fassung als eine Wärmesenke verwendet werden. Wenn eine zusätzliche Wärmesenke erforderlich ist, können Thermostifte oder Kühlrippen auf der Rückseite der Leiterplatte zugefügt werden.
  • Drittens verringert sich der Verlust des LED-Moduls, wodurch die Helligkeit des Moduls erhöht und/oder die Menge an elektrischem Strom, die notwendig ist, um das Modul zu betreiben, verringert wird, und/oder die Anzahl an benötigten LEDs verringert wird. Ein Lichtleiter oder irgendeine zusätzliche Optik sind nicht nötig.
  • Wir liefern in den folgenden zehn Absätzen eine kurze Zusammenfassung der Offenbarung, gefolgt von einer ausführlichen Beschreibung des Strahlenverlaufs in dem Kombinationsrücklicht, gefolgt von einer ausführlichen Beschreibung der mechanischen Aspekte des Kombinationsrücklichts.
  • Es wird ein von der Seite anzubringendes LED-Modul für ein Kombinationsrücklicht offenbart. Eine oder mehr LEDs sind auf einer distalen Seite einer Leiterplatte angebracht, die auch die Schaltung einschließt, die die eine oder mehr LEDs antreibt. Die LEDs geben Strahlen ab, die sich im Allgemeinen senkrecht zur Leiterplatte in distaler Richtung ausbreiten. Die LEDs können als ”APTs” bezeichnet werden.
  • Die Leiterplatte kann einen oder mehrere Verbindungsstifte aufweisen, die sich im Allgemeinen durch die Leiterplatte hindurch senkrecht zu der Leiterplatte erstrecken und elektrischen Strom und/oder eine Überwachung zu der und/oder von der Leiterplatte zur Verfügung stellen. Die Verbindungsstifte können ein Kunststoffverbindungsstück einschließen, das auf der proximalen Seite der Leiterplatte an den Stiften angebracht ist.
  • Angrenzend an die proximale Seite der Leiterplatte befindet sich ein Spaltpolster oder eine Wärmefalle und/oder eine optionale dünne Schicht Thermofett, die von der Leiterplatte und/oder den LEDs erzeugte Wärme abführen kann, und/oder die eine elektrische Isolierung zwischen der Leiterplatte und der Metallfassung schaffen kann. Das Spaltpolster kann ein Loch aufweisen, um das Verbindungsstück an der proximalen Seite der Leiterplatte aufzunehmen.
  • Angrenzend an das Spaltpolster, gegenüber der Leiterplatte, befindet sich eine Gussfassung. Die Gussfassung kann aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, wie Aluminium, und sie kann optionale Kühlrippen oder andere Wärmesenke-Elemente auf der entgegengesetzten Seite des Spaltpolster aufweisen. Bei manchen Anwendungen können einige oder alle Elemente von Gussfassung, Spaltpolster und Leiterplatte Ausrichtungsmerkmale (42, 32, 22) aufweisen, die ihre Ausrichtung bei der Montage unterstützen. Wenn sie ausgerichtet sind, können die Leiterplatte, das Spaltpolster und die Gussfassung verschraubt oder zusammengenietet werden. Bei manchen Anwendungen kann die ganze oder ein Teil der Gussfassung ein oder mehrere Vierteldrehungsmerkmale einschließen, die in Rücklichtern in Kraftfahrzeugen häufig verwendet werden. Bei diesen Vierteldrehungsmerkmalen kann das Modul leicht in das Lampengehäuse geschoben werden, dann um eine Vierteldrehung gedreht werden, wodurch das Modul an dem Lampengehäuse befestigt und gehalten wird. Diese Vierteldrehungsmerkmale sind relativ kostengünstig, zuverlässig und für Rücklichter im Kraftfahrzeug geeignet, und sie ermöglichen ein Auswechseln des Moduls während des Einsatzes oder bei Ausfall einer Lampe.
  • Wenn sie verschraubt/zusammengenietet sind, können Fassung/Wärmefalle/Leiterplatte an dem Rest der Montagevorrichtung von der Seite der Montagevorrichtung angebracht werden. Die Montagevorrichtung umfasst ein Loch oder eine Öffnung oder einen Vierteldrehungs-Adapter auf ihrer Seite, das/die/der zur Mitte des Fahrzeugs weist. Fassung/Wärmefalle/Leiterplatte werden in die Öffnung eingeschoben, wobei ihre LEDs und Ausgangsstrahlen zur linken und/oder rechten Seite des Fahrzeugs (weg von der Mitte des Fahrzeugs) weisen.
  • Das aus den LEDs austretende Licht ist divergent mit einem besonderen Winkelmuster, das durch die LEDs selber gekennzeichnet ist. Jede LED gibt einen Strahl aus, der von der Mitte des Fahrzeugs weg, im Allgemeinen parallel zum Boden wandert. Die Vorrichtung weist einen gekrümmten Reflektor auf, der das Licht von den LEDs kollimiert und das kollimierte Licht von der Rückseite des Fahrzeugs in etwa parallel zum Boden reflektiert.
  • Die Form des Reflektors kann ein Halbparaboloid sein, wobei sich die LEDs im oder nahe dem Brennpunkt des Paraboloids befinden. Wenn zwei oder mehr LEDs vorhanden sind, kann das Licht von jeder LED kollimiert und von dem Reflektor in der Vorrichtung reflektiert werden, aber Licht aus den beiden LEDs kann unter leicht unterschiedlichen Winkeln austreten, die durch die Seitentrennung der LEDs infolge teilurig durch die Brennweite des Parabolreflektors gegeben sind. Im Allgemeinen sollte das Emissionsmuster aus der Vorrichtung einer besonderen gesetzlichen Vorschrift entsprechen, die das Winkelprofil des austretenden Lichts in zwei Dimensionen vorschreiben kann.
  • Der Reflektor in der Vorrichtung kann facettiert sein, so dass das aus der Fassung austretende Licht eine besondere vorbestimmte Winkelanforderung erfüllen kann. Eine derartige Facettierung des Reflektors ist bekannt und wird nachstehend genauer beschrieben.
  • Es wurden Simulationen durchgeführt, Prototypen gebaut und Leistungsmessungen (oder Messungen der Strahlungsleistung in Lumen) vorgenommen, und es stellte sich heraus, dass sie mit den Simulationen übereinstimmten.
  • Bei manchen Ausführungsformen kann das Modul und/oder können die Fassungsteile als eine Wärmesenke dienen. Eine oder beide können aus Aluminium oder einem anderen geeigneten wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, um Wärme von der Vorrichtung abzuführen.
  • Nachdem nun eine kurze Zusammenfassung der Offenbarung gegeben wurde, folgt als nächstes eine Besprechung des Strahlenverlaufs in dem Kombinationsrücklicht, gefolgt von einer ausführlicheren Besprechung der mechanischen Implementierung der optischen Komponenten.
  • 2 ist eine schematische Querschnittzeichnung eines vereinfachten Strahlenverlaufs in einem Kombinationsrücklicht 10.
  • Ein LED-Modul 11A gibt einen divergierenden Strahl 12 seitlich ab, in Richtung zur Seite des Kombinationsrücklichts 10. Der divergierende Strahl hat eine Spitzenhelligkeit entlang einer besonderen Richtung, die hier als optische Achse 17 bezeichnet wird.
  • Der divergierende Strahl 12 kann durch eine besondere Winkelverteilung oder eine Winkelbreite charakterisiert werden, die beschreibt, wie schnell die Helligkeit des Strahls abnimmt, und zwar als Winkelfunktion. Zum Beispiel kann der divergierende Strahl für seine Intensität oder Helligkeit eine Halbwertsbreiten-Charakteristik (FWHM) aufweisen, oder er kann eine Halbwertsbreite bei einer 1/e^2-Intensität, oder irgendeine andere geeignete Winkelbreite aufweisen. Die charakteristischen Winkelbreiten des divergierenden Strahls können gleich sein, oder sie können entlang der x- und y-Richtungen verschieden sein, wobei die optische Achse als z-Richtung angesehen werden kann. Die Größe des divergierenden Strahls nimmt beim Fortschreiten entlang der optischen Achse 17 zu, und zwar grob im Verhältnis zum Abstand von dem LED-Modul 11A.
  • Bei diesem vereinfachten Strahlenverlauf in 2 gibt es nur eine einzelne LED in dem LED-Modul 11A. In der Praxis können mehr als eine LED in dem Modul vorhanden sein; dieser Fall wird explizit nach der Besprechung des vereinfachten Systems in 2 behandelt.
  • Der divergierende Strahl 12 trifft auf einen Reflektor 13A, der den Strahl kollimiert und einen kollimierten Strahl 14 längs, in Richtung zur Vorderseite des Kombinationsrücklichts 10, reflektiert.
  • Der Reflektor 13A kann die Form eines Paraboloids aufweisen, der in einem Querschnitt, der seinen Scheitel einschließt, parabolisch ist. Es ist bekannt, dass Parabolreflektoren einen nahezu aberrationsfreien kollimierten Strahl von einer Lichtquelle, die im Brennpunkt des Paraboloides platziert ist, reflektieren. Eine Längsverschiebung der Quelle weg von dem Brennpunkt kann eine Defokussierung oder Abweichung von der Kollimierung erzeugen, oder äquivalent eine Abweichung des Lichtflusses vom Parallelismus. Ein seitliches Verschieben der Quelle weg von dem Brennpunkt kann einen Fokussierungsfehler des reflektierten kollimierten Strahls erzeugen. Mit anderen Worten: Es ist bei einer seitlich verschobenen Quelle der reflektierte Strahl immer noch kollimiert, aber der reflektierte Strahl kann in Bezug auf den Winkel von dem nicht verschobenen Fall abweichen. Im Allgemeinen gleicht der Wert einer derartigen Winkelverschiebung in Bezug auf die Strahlstärke der seitlichen Verschiebung der Quelle geteilt durch die Brennweite des Parabolreflektors. Bei seitlichen Verschiebungen weg von dem Brennpunkt, die lang genug sind, kann der reflektierte Strahl auch monochromatische Wellenfrontaberrationen aufweisen, wie eine Koma.
  • Bei einem Reflektor vom alten Typ, der Glühlampen verwendete, wurde die Lampe normalerweise in den Brennpunkt eines Parabolreflektors symmetrisch von der Rückseite des Reflektors her platziert. Der Reflektor umgab normalerweise die Lampe, wobei eine Öffnung in Richtung zur Vorderseite der Vorrichtung verblieb. Da eine Glühlampe Licht in alle Richtungen ausstrahlte (außer in Richtung zur Fassung), war es nützlich, die Lampe azimutal zu umgeben, so dass möglichst viel ausgestrahltes Licht in den aus dem Parabolreflektor austretenden kollimierten Strahl gerichtet wurde.
  • Im Gegensatz dazu ist es bei Parabolreflektoren, die LEDs als ihre Lichtquellen verwenden, nicht notwendig, das gesamte, 360-Grad umfassende, azimutal vollständige Paraboloid zu verwenden, um das gesamte, von der Quelle ausgestrahlte Licht aufzufangen. Da LEDs, verglichen mit Glühlampen, in einen relativ kleinen Raumwinkelkegel strahlen, muss nur ein Abschnitt des Paraboloids verwendet werden, der das gesamte räumliche Ausmaß des Strahls am Reflektor ausreichend auffängt. Folglich kann der Reflektor 13A ein Bruchteil eines Paraboloids sein, wie ein Halbparaboloid, oder ein anderer geeigneter Paraboloidabschnitt. Es sei anzumerken, dass ein Halbparaboloid visualisiert werden kann, indem das Vollparaboloid an einer Ebene halbiert wird, die sich durch dessen Scheitel und Brennpunkt erstreckt. Optisch arbeitet ein derartiger Bruchteil eines Paraboloids ausreichend gut, um das divergierende Licht von der Quelle aufzufangen, und er verwendet weniger Volumen und weniger Material als es bei einem Vollparaboloid der Fall wäre.
  • In 2 kann man die optische Achse als am Reflektor abgelenkt ansehen, so dass bei dem kollimierten Strahl die optische Achse 18 in etwa längs, in Richtung zur Vorderseite des Kombinationsrücklichts 10, ausgerichtet sein kann. In manchen Anwendungen kann die optische Achse 17, 18 am Reflektor um 90 Grad umgelenkt werden. In anderen Anwendungen kann sie um etwas mehr als 90 Grad oder etwas weniger als 90 Grad umgelenkt werden. Bei allen Fällen verweisen wir darauf, dass der divergierende Strahl 12 eine ”weitgehend” seitliche Ausrichtung hat, und dass der kollimierte Strahl 14 eine ”weitgehende” Längsausrichtung aufweist.
  • Der kollimierte Strahl 14 kann in der Literatur üblicherweise als ”paralleler Lichtfluss” bezeichnet werden. Diese Begriffe sind austauschbar und können, wie sie in dieser Anmeldung verwendet werden, als äquivalent angesehen werden.
  • Nach Durchgang durch eine transparente oder durchscheinende „klare Abdeckung” oder ”Abdecklinse” 15 bleibt der kollimierte Strahl 14 kollimiert 16 und tritt aus dem Kombinationsrücklicht 10 an der Rückseite des Kraftfahrzeugs in Richtung zum Betrachter aus. Die klare Abdeckung 15 kann eine mögliche spektrale Wirkung aufweisen, wie das Filtern von einer oder mehreren Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen des durchfallenden Lichts, aber normalerweise streut sie den Strahl nicht, wie es bei einem Diffusor der Fall wäre.
  • Das LED-Modul 11A, der Reflektor 13A und die klare Abdeckung 15 können alle von einem Gehäuse 20 mechanisch gehalten werden. Ein derartiges Gehäuse 20 kann dahingehend wünschenswert sein, dass es kostengünstig hergestellt werden kann, und es kann geformt oder gestanzt sein, so dass es das Oberflächenprofil des Reflektors 13 umfasst. Die mechanischen Aspekte des Kombinationsrücklichts 10 werden nachstehend nach der momentanen Beschreibung des Strahlenverlaufs genauer besprochen.
  • Das vereinfachte Kombinationsrücklicht 10 aus 2 kann einige Modifikationen erforderlich machen, bevor es den gesetzlichen Anforderungen für ein Kombinationsrücklicht entspricht; es sei in Erinnerung gerufen, dass diese Anforderungen für Glühlampen festgelegt wurden und dass neue Lampen auf LED-Basis so gestaltet sein können, dass ihre Ausgabe ”so aussieht”, wie die von Glühlampenfassungen, um den alten Anforderungen zu entsprechen.
  • Zum Beispiel kann das Kombinationsrücklicht eine größere Lichtleistung erfordern, als es mit einer einzelnen LED möglich oder zweckmäßig ist. Eine derartige Mehrfach-LED ist in vereinfachter Form schematisch in 3 gezeigt.
  • Verglichen mit dem Kombinationsrücklicht 10 aus 2 ist die einzige unterschiedliche Komponente ein Mehrfach-LED-Modul 11B, das drei LEDs umfasst. In diesem vereinfachten Schema strahlen alle LEDs Licht in etwa die gleiche Richtung aus, und zwar innerhalb typischer Herstellungs-, Montage- und/oder Ausrichtungstoleranzen. Bei anderen Anwendungen können eine oder mehrere LEDs in verschiedene Richtungen weisen.
  • Das Licht von jedem der drei LED-Quellen auf dem Mehrfach-LED-Modul 11B wird durch das gesamte Kombinationsrücklicht 10 verfolgt, so dass es drei Sätze von gestrichelten Linien gibt, um den Strahl darzustellen. Die Wirkung mehrerer, räumlich getrennter Quellen bei einem derartigen System besteht darin, dass es eine gewisse geringe Winkelabweichung mancher Lichtstrahlen in dem Strahl 16 weg von der optischen Achse 18 geben kann. Eine derartige Winkelabweichung ist normalerweise gering, wie im Bereich von nur wenigen Grad, und der Ausgangsstrahl 16 wird immer noch als kollimiert angesehen.
  • Vom optischen Standpunkt ist es wünschenswert, dass die LEDs so nahe wie möglich beieinander sind. Aus thermischer Sicht ist es jedoch wünschenswert, dass die LEDs so weit wie möglich beabstandet sind, so dass die von jeder LED erzeugte Wärme wirksam abgeleitet werden kann. In der Praxis können die LEDs auf einer Leiterplatte um bis zu wenige mm oder mehr beabstandet sein. Die thermischen Aspekte des Kombinationsrücklichts 10 werden nachstehend genauer beschrieben, und zwar im Anschluss an die laufende Beschreibung des Strahlenverlaufs.
  • Das vereinfachte Kombinationsrücklicht 10 aus 3 kann eine ausreichende optische Ausgangsleistung haben, um den entsprechenden gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen, aber es kann sein, dass die winkelige Verteilung des Lichts in dem Ausgangsstrahl 16 nicht geeignet ist. Mit anderen Worten: Es kann der Ausgangsstrahl 16 zu sehr gebündelt sein, so dass, wenn die Sichtlinie eines Betrachters außerhalb des relativ engen Ausgangsstrahls 16 liegt, die Lampe nicht hell genug erscheinen kann.
  • Dies kann durch Prüfen der Winkelanforderungen der Lampenausgangsleistung und ihrer Entwicklung von der Ausgangsleistung von Glühlampen genauer verstanden werden. Licht, das aus einer Reflektorfassung vom alten Typ austritt, weist zwei überlagerte Anteile auf: (1) Licht, das von der Birne direkt aus der klaren Abdeckung geht, und (2) Licht von der Birne, das an dem Parabolreflektor reflektiert wird. Der Anteil (1) ist divergierend, während der Anteil (2) im Allgemeinen kollimiert ist. Die Kombination dieser zwei Anteile im Raum weg von dem Kraftfahrzeug weist eine Winkelabhängigkeit auf, wobei die Intensität größer ist, wenn die Sichtlinie des Betrachters innerhalb des kollimierten Strahls des Anteils (2) liegt. Die Winkelabhängigkeit wird jedoch durch die relativ schwache Winkelabhängigkeit des Anteils (1) gedämpft. Gemäß Bundesvorschriften für Kombinationsrücklichter entwickelten sich typische Schwellwerte für eine Winkelausgabe zu etwa ±10 Grad in vertikaler Richtung und etwa ±20 Grad seitlich, so dass das Licht von der Lampe ausreichend gesehen werden konnte, wenn die Sichtlinie eines Betrachters ”innerhalb” des Winkel schwellenwertes ist, aber es muss nicht unbedingt gesehen werden, wenn die Sichtlinie des Betrachters außerhalb des Winkelschwellenwertes liegt.
  • Daraus ergibt sich, dass der Ausgangsstrahl 16 aus dem vereinfachten Kombinationsrücklicht 10 aus 3 zu eng sein kann, um die Winkelanforderungen von etwa ±10 Grad vertikal und etwa ±20 Grad seitlich zu erfüllen, da dessen Winkelausmaß nur höchstens ± wenige Grad aufweisen kann. Ein bekanntes Element, das für das winkelige Verbreitern eines Strahls, ohne dessen Kollimierung signifikant zu verändern, entwickelt wurde, ist in 4 gezeigt und kann als ein ”facettierter” Reflektor bezeichnet werden.
  • Verglichen mit der schematischen Zeichnung aus 2 des vereinfachten Kombinationsrücklichts 10 besteht der einzige Unterschied in 4 in dem Ersetzen des einfachen Parabolreflektors 13A durch einen facettierten Parabolreflektor 13B. Im Allgemeinen sind facettierte Reflektor in der Industrie bekannt und wurden in der Patentliteratur bereits 1972 oder früher offenbart. Drei derartige bekannte facettierte Reflektoren werden nachstehend zusammengefasst. Es wird klar sein, dass zusätzlich zu den drei nachstehend zusammengefassten Beispielen jede geeignete facettierte Reflektorausführung verwendet werden kann. Bei der beispielhaften Zeichnung in 4 richtet jede Facette 19A, 19B, 19C, 19D und 19E Licht in den allgemein gleichen vorbestimmten Winkelbereich, wobei der gesamte Lampenausgang im Allgemeinen den gleichen Winkelbereich wie jede der Facetten aufweist. Bei alternativen Ausführungsformen kann jede Facette Licht in ihren eigenen, individuell vorbestimmten Winkelbereich richten, wobei der gesamte Lampenausgang die Winkelbeiträge von allen Facetten einschließt.
  • Eine der relativ frühen facettierten Reflektorausführungen ist in dem US-Patent Nr. 3,700,883 mit dem Titel ”Facettierter Reflektor für eine Beleuchtungseinheit” offenbart, das am 24. Oktober 1972 an Donohue et al. erteilt wurde und hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen ist. Donohue offenbart eine Anleitung zur Herstellung des Reflektors, einschließlich einer Festlegung der Anzahl, Größe, Krümmung und Platzierung jeder Facette, um unverzerrte Bilder der Lichtquelle zu erzeugen, deren Summenwirkung die gewünschte Beleuchtungsverteilung innerhalb vorgeschriebener Grenzen erzeugt. Da genaue parabolische zylindrische Oberflächen 1972 schwierig herzustellen waren, schließt Donohue mathematische Annäherungen ein, um stattdessen die Verwendung von kreisförmigen zylindrischen Oberflächen zu ermöglichen.
  • Eine weitere facettierte Reflektorausführung ist in dem US-Patent Nr. 4,704,661 mit dem Titel ”Facettierter Reflektor für Scheinwerfer” offenbart, das am 3. November 1987 an Kosmatka erteilt wurde und hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen ist. Im Gegensatz zu dem früheren Donohue-Patent, das richtige zylindrische Oberflächen verwendete, verwendet das Kosmatka-Patent richtige parabolische zylindrische Oberflächen und einfach gedrehte parabolische Oberflächen.
  • Eine dritte bekannte facettierte Reflektorausführung ist in dem US-Patent Nr. 5,406,464 mit dem Titel ”Reflektor für Fahrzeugscheinwerfer” offenbart, das am 11. April 1995 an Saito erteilt wurde und hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen ist. Saito offenbart einen Reflektor, der mehrere Reflexionsbereiche aufweist, wobei jeder Reflexionsbereich mehrere Segmente aufweist. Jedes Segment hat eine gekrümmte Grundfläche (hyperbolisches Paraboloid, elliptisches Paraboloid oder Rotationsparaboloid) und ist auf eine Rotationsparaboloid-Referenzfläche mit lokal unterschiedlichen Brennweiten ausgelegt.
  • Wie er in dem Kombinationsrücklicht 10 aus 4 verwendet wird, empfängt der facettierte Reflektor 13B den divergierenden Strahl 12 von dem LED-Modul 11A, kollimiert den Strahl und lenkt Anteile des Strahl winkelig ab und richtet den kollimierten und winkelig abgelenkten Strahl 14 auf die klare Abdeckung 15, durch die das Licht aus der Lampe 10 austritt.
  • Es wird der Strahlenverlauf in der Lampe 10 aus 4 zusammengefasst, bevor die mechanische Baueinheit für die Lampe besprochen wird. Ein LED-Modul 11B wird in den oder nahe am Brennpunkt eines facettierten Parabolreflektors 13B platziert. Das LED-Modul 11B ist so ausgerichtet, dass es seinen divergierenden Lichtausgang weitgehend seitlich richtet. Der divergierende Strahl 12 von dem LED-Modul 11B trifft auf den facettierten Parabolreflektor 13B, so dass die optische Achse 17 einen Einfallswinkel von etwa 45 Grad hat, und die reflektierte optische Achse 18 verlässt den Reflektor in einem Austrittswinkel von etwa 45 Grad. Die einfallende optische Achse 17 ist weitgehend horizontal und lateral, und die reflektierte optische Achse 18 ist weitgehend längs. Der Parabolreflektor 13B kollimiert den Strahl und reflektiert einen kollimierten Strahl, und die Facetten erzeugen eine besondere Winkelverteilung zum reflektierten kollimierten Strahl 14. Der reflektierte kollimierte Strahl 14 geht durch die klare Abdeckung 15 hindurch und wird zum austretenden Strahl 16, der sich zu einem Betrachter hin ausbreitet.
  • Nachdem der Strahlenverlauf zusammengefasst wurde, wird nun die mechanische Baueinheit des Kombinationsrücklichts 10 besprochen, die die optischen Komponenten an ihrem Platz hält, die LEDs mit Strom versorgt und die von den LEDs erzeugte Wärme ableitet.
  • 5 ist eine schematische Zeichnung in Explosionsansicht einer beispielhaften mechanischen Anordnung eines Kombinationsrücklichts 10.
  • Die Leuchtdioden 44A, 44B und 35C sind auf einer Seite der Leiterplatte 41 angebracht, so dass sie alle in allgemein die gleiche Richtung ausstrahlen, nämlich senkrecht zur Ebene der Leiterplatte. Im Allgemeinen ist es üblich zu versuchen, die LEDs so anzubringen, dass ihre Ausstrahlungen wirklich parallel sind, aber in der Praxis kann es auf Grund von Komponenten-, Herstellungs- und Montagetoleranzen zu geringfügigen Abweichungen bei den LED-Einstellwinkeln kommen. Im Allgemeinen stellen diese geringfügigen LED-Einstellfehler keine Probleme für die Lampe 10 dar.
  • Die Leiterplatte 41 umfasst die elektrische Schaltung, die die LEDs 44A, 44B und 44C antreibt. Die Schaltung kann auf bekannte Weise unter Verwendung von Techniken, die üblicherweise bei gedruckten Leiterplatten verwendet werden, gebildet sein. Die Ausführung der LED-Treiberschaltung kann eine bekannte Ausführung sein, wie zum Beispiel die Ausführung aus der vorstehend genannten Druckschrift, dem US-Patent Nr. 7,042,165 mit dem Titel ”Treiberschaltung für LED-Fahrzeuglampe”, erteilt an Madhani et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, das hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen ist. Alternativ kann jede geeignete LED-Treiberschaltung verwendet werden.
  • Obwohl in 5 drei LEDs gezeigt sind, kann jede geeignete Anzahl an LEDs verwendet werden, einschließlich eine, zwei, drei, vier, fünf, acht oder irgendein anderer geeigneter Wert. Im Allgemeinen wird die Platzierung der LEDs auf der Leiterplatte durch einen Kompromiss zwischen der Optimierung der optischen Leistung, wonach eine möglichst nahe Gruppierung der LEDs angestrebt wird, und der Optimierung der Wärmeableitung, wobei eine Verteilung der LEDs mit möglichst weitem Abstand angestrebt wird, bestimmt.
  • Die Form oder ”Auflagefläche” der Leiterplatte 41 kann beliebig gewählt werden. In der beispielhaften Ausführung der 5 ist die Auflagefläche rund oder kreisförmig. Eine kreisförmige Leiterplatte kann für die Anbringung in andere Komponenten, die eine allgemein zylindrische Symmetrie aufweisen, wie die beispielhafte Wärmesenke 21 in 5, zweckmäßig sein. Alternativ kann die Leiterplatte ein quadratisches oder rechteckiges Profil aufweisen; eine rechteckige Auflagefläche kann dazu dienen, beim Herstellungsverfahren etwaiges verlorenes Material für die Leiterplatte zu verringern. Im Allgemeinen kann jede geeignete Form für die Leiterplatte 41 verwendet werden.
  • Die elektrischen Anschlüsse an die und von der Leiterplatte erfolgen durch ein oder mehrere elektdrische Verbindungsstücke 43. Verbindungsstücke wie diese sind für ein schnelles Anschließen oder Abkoppeln der Leiterplatte günstig. Das Verbindungsstück 43 kann ein bekanntes Verbindungsstück sein, wie diejenigen, die in den folgenden beiden Druckschriften offenbart sind: In dem US-Patent Nr. 7,110,656 mit dem Titel ”LED-Kolben”, erteilt an Coushaine et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine komplementäre mechanische Struktur aus Buchse bzw. Fassung und Schaltverbindungsstück für Beleuchtungsmodule auf LED-Basis und ist hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen. Das US-Patent Nr. 7,075,224 mit dem Titel ”Verbindungsstück für Leuchtdiodenkolben mit Spannungsempfänger”, erteilt an Coushaine et al. und übertragen an Osram Sylvania Inc. aus Danvers, MA, offenbart eine weitere komplementäre mechanische Struktur aus Buchse bzw. Fassung und Schaltverbindungsstück für Beleuchtungsmodule auf LED-Basis und ist hier in seiner Gesamtheit bezugnehmend einbezogen. Alternativ kann jedes geeignete Verbindungsstück verwendet werden.
  • Die Leiterplatte 41 umfasst einen Schlitz oder eine Zunge 42, der/die mit einer Zunge oder einem Schlitz 22 an der Wärmesenke 21 eingreifen kann, so dass die Leiterplatte 41 leicht drehend ausgerichtet und auf die Wärmesenke 21 haltend geschraubt/genietet werden kann. Dieses Verfahren der Anbringung schafft eine schnelle, zuverlässige Platzierung der Leiterplatte, und es erfordert keine zusätzlichen Komponenten oder Montageschritte. In einer anderen Ausführungsform kann die Leiterplatte mit Leim, einem härtbaren Klebstoff, Schrauben, Bolzen, Schnappverschlüssen, Magneten, oder irgendeinem anderen geeigneten Anbringungsverfahren angebracht werden.
  • Während es wünschenswert ist, die Leiterplatte 41 an die Wärmesenke 21 zu schrauben/nieten, so dass die Wärmesenke die Leiterplatte mechanisch im Raum hält, gewährleisten wir einen guten Thermokontakt zwischen der Leiterplatte 41 und der Wärmesenke 21, indem eine Wärmefalle oder ein „Spaltpolster” und/oder Thermofett 31 zwischen die Leiterplatte 41 und die Wärmesenke 21 eingebracht wird. Die Wärmefalle 31 kann in etwa die gleiche Auflagefläche, oder Größe und Form, wie die Leiterplatte 41 aufweisen, und sie kann ihre eigene Zunge 32 zum Ausrichten des Polsters drehend in Bezug auf die Wärmesenke aufweisen. Die Wärmefalle kann auch beim Schrauben der Leiterplatte an die Wärmesenke 21 geschraubt werden. Bei manchen Anwendungen schnappt die Wärmefalle 31 unter Verwendung der gleichen Zunge 22 auf der Wärmesenke in die Wärmesenke 21 ein, bei anderen Anwendungen kann eine separate Zunge verwendet werden. Wenn die Leiterplatte 41 auf der Wärmesenke 21 einschnappt, sichert sie die Wärmefalle 31 am Platz.
  • Die Wärmefalle 31 kann ein oder mehrere Löcher 33 einschließen, um das eine oder die mehreren Schaltverbindungsstücke 43 auf der Leiterplatte 41 unterzubringen.
  • Bei manchen Anwendungen hat die Wärmefalle 31 in etwa die gleiche Auflagefläche, oder äußere Größe und Form, wie die Leiterplatte 41. Bei anderen Anwendungen kann die Wärmefalle 31 etwas größer sein als die Leiterplatte. Bei noch anderen Anwendungen kann die Wärmefalle 31 etwas kleiner sein als die Leiterplatte, und sie kann sich nach außen nur so weit erstrecken, wie die Erstreckung der eigentlichen Schaltung auf der Leiterplatte 41.
  • Bei manchen Anwendungen können die Leiterplatte 41 oder die Fassung 21 mit einem elektrisch isolierenden Material beschichtet sein, und die Wärmefalle 31 kann weggelassen werden.
  • Die Wärmesenke 21, die als eine ”Gussfassung” bekannt sein kann, kann aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, wie Aluminium, obwohl jeder geeignete Wärmeleiter verwendet werden kann. Die Wärmesenke 21 kann eine Zunge oder einen Schlitz 22 einschließen, die/der mit entsprechenden Zungen oder Schlitzen 32 und 42 auf der Wärmefalle 31 und der Leiterplatte 41 eingreift, um die Leiterplatte und die Wärmefalle an der Wärmesenke 21 zu sichern.
  • Die Wärmesenke 21 kann ihre eigenen elektrischen Anschlüsse aufweisen, um das Verbindungsstück 43 auf der Leiterplatte anzuschließen, oder sie kann ein oder mehrere Löcher 23 aufweisen, die das Verbindungsstück 43 aufnehmen können.
  • Die Wärmesenke 21 kann optionale Kühlrippen 24 zum Abführen von durch die LEDs 44A–C und die Schaltung auf der Leiterplatte 41 erzeugte Wärme aufweisen.
  • In einer anderen Ausführungsform kann die Wärmesenke ein von der Gussfassung getrenntes Teil sein, oder ein optionales Teil mit Kühlrippen kann bei der Montage der Lampe 10 mit der Gussfassung in Berührung gebracht werden.
  • Zusammengenommen entsprechen die Wärmesenke 21, die Wärmefalle 31 und die Leiterplatte 41 dem ”LED-Modul” 11A und 11B der 2–4.
  • Sobald die Wärmefalle 31 und die Leiterplatte 41 an der Wärmesenke 21 angebracht wurden, kann das LED-Modul 11 an einem Adapter 51 angebracht werden, der wiederum an einem Gehäuse 20 befestigt werden kann. In einer anderen Ausführungsform kann der Vierteldrehungs-Adapter direkt auf dem Gehäuse 20 hergestellt werden, so dass das LED-Modul 11 in den Reflektor geschoben und um eine Vierteldrehung gedreht werden kann, um seine Position zu fixieren. Die Reihenfolge der Montage dieser Komponenten kann geändert werden, wie es für das besondere Herstellungsverfahren geeignet ist.
  • Das Gehäuse 20 kann ein einzelnes Teil sein, das die gekrümmte und facettierte Oberfläche des Reflektors 13 umfasst, das gegebenenfalls zusätzliche Reflektorschichten sowie angrenzende flache Flächen zum Anbringen und Anschließen von zusätzlichen Komponenten aufweisen kann. Das Gehäuse 20 weist eine flache Oberfläche auf, die zu der zylindrischen oder Längsachse der Wärmesenke 21 senkrecht ist, die nach der Montage den Adapter 51 und das LED-Modul 11 mechanisch hält.
  • Das Gehäuse 20 kann aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, wie Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material oder einer Kombination von Materialien.
  • Die Lampe 10 kann auch eine klare Abdeckung auf ihrer Stirnfläche aufweisen, die in den Figuren nicht gezeigt ist. Eine derartige klare Abdeckung kann gegebenenfalls ein oder mehrere Dichtungsmerkmale aufweisen, um die anderen Komponenten vor den Elementen zu schützen.
  • 6 ist eine Explosionsansicht einer weiteren mechanischen Ausführung für das LED-Modul 110.
  • Eine Wärmesenke, die als ein Gehäuse 121 bekannt sein kann, kann aus einem wärmeleitfähigen Material gefertigt sein, wie Aluminium. Die Wärmesenke 121 kann eine Vielfalt von Anbringungs- oder Anschlussflächen zum Unterbringen einer Leiterplatte 141 und Wärmefalle 131 und einer Dichtung 151 einschließen.
  • Die Leiterplatte 141 und Wärmefalle 131 können eine ähnliche Konstruktion aufweisen wie diejenigen, die in 5 verwendet wurden. Diese besondere beispielhafte Leiterplatte kann vier LEDs 144A, 144B, 144C und 144D aufweisen, die quadratisch angeordnet sind, obwohl jede geeignete Anzahl und Anordnung von LEDs alternativ verwendet werden kann. Die Leiterplatte 141 kann ihre Stromversorgung über ein Schaltverbindungsstück 143 beziehen, und die Wärmefalle 131 und die Wärmesenke 121 können beide ein oder mehrere Löcher 133 und 123 aufweisen, die das Verbindungsstück 143 aufnehmen können. Die Leiterplatte 141 und die Wärmefalle 131 können gegebenenfalls die gleiche Auflagefläche aufweisen, nämlich rechteckig in der beispielhaften Ausführung in 6, und sie können gegebenenfalls ein oder mehrere Schnappmerkmale aufweisen, so dass sie bei der Montage auf die Wärmesenke eingeschnappt werden können.
  • Die Dichtung 151 kann kreisförmig sein oder irgendeine andere geeignete Form aufweisen, und sie kann aus Kunststoff, Metall, Gummi oder einem anderen geeigneten Material gefertigt sein, das eine Dichtung bilden kann.
  • Wenn sie zusammengesetzt sind, befinden sich die LEDs in der Brennebene des Parabolreflektors. Die LEDs geben divergierendes Licht ab, das durch den Reflektor kollimiert wird, welcher einen kollimierten Strahl reflektiert, der durch die klare Abdeckung auf der Stirnfläche der Lampe aus dieser austritt.
  • Schließlich vergleichen wir das hier offenbarte Kombinationsrücklicht mit mehreren bekannten Ausführungen von Kombinationsrücklichtern, die Fassungen aufweisen, die sich zur Seite öffnen, und zeigen einen deutlichen Vorteil gegenüber diesen bekannten Ausführungen.
  • Drei Beleuchtungssysteme, die Fassungen aufweisen, die zur Seite geöffnet werden, sind zum Beispiel in den US-Patenten mit den Nummern 6,637,923 , 6,814,475 und 6,951,414 offenbart, die alle an Amano erteilt und an Koito Manufacturing Co. übertragen wurden. Alle drei umfassen ein an die LED angrenzendes Element, das den Strahl kollimiert, und dann ein separates Element, das den kollimierten Strahl empfängt und den kollimierten Strahl nach außen, weg von dem Kraftfahrzeug, reflektiert.
  • Als Beispiel wird das Patent '923 betrachtet. In dem Patent '923 wird eine LED-Lichtquelle 30 nach oben weisend angebracht, so dass ihr Spitzenlichtausgang nach oben gerichtet ist. Eine Fresnel-Linse 32 ist angrenzend an die LED-Lichtquelle angebracht und kollimiert das Licht von der LED, so dass der aus der Fresnel-Linse 32 austretende Strahl allgemein kollimiert wird. Es ist zu beachten, dass ein kollimierter Strahl in einem Großteil der Literatur als ”paralleler Lichtfluss” bekannt sein kann. Die LED und die optische Achse der Fresnel-Linse sind so ausgerichtet, dass der austretende kollimierte Strahl allgemein nach oben wandert. Der Strahl wird dann an einem Reflektor 24 reflektiert, der ihn zur Vorderseite der Lampe richtet (oder äquivalent zur Rückseite des Fahrzeugs). Bei manchen der Figuren in dem Patent '923 besteht ein zusätzliches ”Ablenklinsenelement” 32b, 32c zwischen der Fresnel-Linse 32 und dem Reflektor 24, das die Ausbreitungsrichtung des kollimierten Strahls leicht weg von der Aufwärtsrichtung ändern kann.
  • Ähnliche Strukturen bestehen in dem Patent '475 (Fresnel-Linse 32 und Reflektor 26) und in dem Patent '414 (Linse 14, als ”optisches Element 14” bezeichnet, und Reflektor 16).
  • Ein möglicher Nachteil der Beleuchtungssysteme dieser drei Druckschriften besteht darin, dass zwei getrennte Elemente verwendet werden, um den Strahl zu kollimieren und dann zu reflektieren. Diese getrennten Elemente können teuer in der Herstellung sein, ihre Ausrichtung kann teuer und zeitaufwändig sein, und sie können einen unnötigen Verlust in das optische System einbringen (d. h., ein Teil des Lichts kann durch die mehreren Elemente absorbiert, reflektiert und/oder aus dem Ausgangsstrahl gestreut werden).
  • Im Gegensatz dazu weisen die hier offenbarten Ausführungen kein derartiges optisches Zwischenelement zwischen den LEDs und dem Reflektor auf. Die Kollimationsfunktion der Fresnel-Linsen in den genannten Druckschriften wurde durch die Reflektoren 13A und 13B der vorliegenden Anmeldung absorbiert. Dies schafft einen deutlichen Vorteil gegenüber den genannten Druckschriften, da eine Komponente der Druckschriften eliminiert wurde, während die Funktionalität der eliminierten Komponente durch die vorliegende Vorrichtung erhalten bleibt. Dies ermöglicht eine Verringerung der Kosten für den Zusammenbau der Komponenten und die Ausrichtung, und eine Verringerung des optischen Verlusts, der durch Reflexionen, Streuung und Absorption von der eliminierten Komponente herrühren kann.
  • Die Beschreibung der Erfindung und ihrer Anwendungen, wie sie hier angegeben ist, dient der Veranschaulichung und soll nicht den Rahmen der Erfindung einschränken. Abänderungen und Modifikationen der hier offenbarten Ausführungsformen sind möglich, und praktische Alternativen zu den und Äquivalente der verschiedenen Elemente der Ausführungsformen wären für den Fachmann mit durchschnittlichem Fachwissen bei Studium dieses Patentdokumentes verständlich. Diese und andere Abänderungen und Modifikationen der hier offenbarten Ausführungsformen können vorgenommen werden, ohne vom Rahmen und Wesen der Erfindung abzuweichen.
  • 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.
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Claims (20)

  1. Fahrzeuglampe (10), aufweisend: ein wärmeleitfähiges Modul (21, 121) mit einer Längsachse, das entlang der Längsachse in ein Gehäuse (20) eingeführt werden kann; eine Leiterplatte (41, 141) in mechanischem Kontakt und im Thermokontakt mit dem wärmeleitfähigen Modul (21, 121), wobei die Leiterplatte (41, 141) allgemein senkrecht zur Längsachse ausgerichtet ist; mindestens eine Leuchtdiode (44, 144), die auf der Leiterplatte (41, 141) angebracht und durch die Leiterplatte (41, 141) elektrisch gesteuert wird, um einen divergierenden Strahl (12) allgemein parallel zu der Längsachse auszugeben; und einen gekrümmten und facettierten Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Reflektieren eines im Allgemeinen kollimierten Strahls (14) allgemein senkrecht zur Längsachse; wobei die Krümmung des Reflektors (13) den empfangenen divergierenden Strahl (12) kollimiert; und wobei jede Facette auf dem Reflektor (13) einen entsprechenden Anteil des reflektierten kollimierten Strahls (14) in einen vorbestimmten Winkelbereich winkelig ablenkt.
  2. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine Wärmefalle (31, 131), die zwischen der Leiterplatte (41, 141) und dem wärmeleitfähigen Modul (21, 121) angeordnet ist, wobei die Wärmefalle (31, 131) und die Leiterplatte (41, 141) im Wesentlichen die gleiche Auflagefläche haben.
  3. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 2, wobei die Wärmefalle (31) und die Leiterplatte (41) jeweils eine runde Auflagefläche aufweisen.
  4. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 3, wobei die Wärmefalle (131) und die Leiterplatte (141) jeweils eine rechteckige Auflagefläche aufweisen.
  5. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Wärmefalle (31, 131) und die Leiterplatte (41, 141) jeweils auf dem wärmeleitfähigen Modul (21, 121) einschnappen.
  6. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Wärmefalle (31, 131) ein Loch (33, 133) zur Aufnahme von elektrischen Anschlüssen zur Leiterplatte (41, 141) aufweist.
  7. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei das wärmeleitfähige Modul (21, 121) aus Aluminium gefertigt ist.
  8. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei das wärmeleitfähige Modul (21) eine Vielzahl von Kühlrippen (24) auf der Seite entgegengesetzt zu der Leiterplatte (41) umfasst.
  9. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei die Krümmung des Reflektors (13) einen Abschnitt eines außeraxialen Paraboloids aufweist.
  10. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Winkelbereich innerhalb +/– 10 Grad vertikal und innerhalb +/– 20 Grad seitlich liegt.
  11. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 1, ferner aufweisend eine transparente Abdeckung (15) zum Durchlassen des allgemein kollimierten Strahls (14).
  12. Fahrzeuglicht (10), aufweisend: eine Leuchtdiode (44, 144) zum Abgeben eines divergierenden Strahls (12) entlang einer optischen Achse; eine allgemein ebene Leiterplatte (41, 141) zur Versorgung der Leuchtdiode (44, 144) mit Strom und zum mechanischen Anbringen der Leuchtdiode (44, 144), wobei die Leiterplatte (41, 141) allgemein senkrecht zur optischen Achse ist; ein allgemein zylindrisches Modul (21, 121) in mechanischem Kontakt und im Thermokontakt mit der Leiterplatte (41, 141), wobei das Modul (21, 121) eine zylindrische Achse aufweist, die allgemein parallel zu der optischen Achse ist; eine Montagevorrichtung (20) zum Anbringen des Moduls (21, 121), wobei das Modul (21, 121) so angebracht ist, dass die zylindrische Achse horizontal und allgemein parallel zu einer Vorderseite der Montagevorrichtung ist; einen Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Ausgeben eines allgemein kollimierten Strahls (14) allgemein senkrecht zur Vorderseite der Montagevorrichtung (20); und eine transparente Abdeckung (15) zum Durchlassen des allgemein kollimierten Strahls (14).
  13. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 12, ferner aufweisend: eine Wärmefalle (31, 131), die zwischen der Leiterplatte (41, 141) und dem Modul (21, 121) angeordnet ist, um einen Thermokontakt zwischen der Leiterplatte (41, 141) und dem Modul (21, 121) zu schaffen; und wobei die Wärmefalle (31, 131) und die Leiterplatte (41, 141) die gleiche Auflagefläche aufweisen und beide auf das Modul (21, 121) geschraubt/genietet sind.
  14. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 12, wobei der Reflektor (13) einen facettierten Abschnitt eines außeraxialen Paraboloids aufweist, und der Reflektor (13) eine Brennebene besitzt, die die Leuchtdiode (44, 144) einschließt; und wobei die Facetten des Reflektors (13) kollimiertes, reflektiertes Licht in einen vorbestimmten Winkelbereich winkelig ablenken.
  15. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 14, ferner aufweisend eine Vielzahl von Leuchtdioden (44, 144) in der Brennebene des Reflektors (13), wobei jede Leuchtdiode (44, 144) in der Vielzahl divergierendes Licht entlang der optischen Achse ausstrahlt, wobei der divergierende Strahl (12) von divergierendem Licht gebildet ist, das von allen Leuchtdioden (44, 144) in der Vielzahl ausgestrahlt wird.
  16. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 10, wobei das Modul (21, 121) durch Einschieben des Moduls (21, 121) in Längsrichtung entlang der zylindrischen Achse in eine Randseite der Montagevorrichtung (20) austauschbar ist.
  17. Fahrzeuglampe (10), aufweisend: eine Leuchtdiode (44, 144) zum Ausgeben eines divergierenden Strahls (12) entlang einer seitlichen Richtung; einen Reflektor (13) zum Empfangen des divergierenden Strahls (12) und zum Reflektieren eines allgemein kollimierten Strahls (14) entlang einer Längsrichtung, wobei die Längsrichtung allgemein senkrecht zur seitlichen Richtung ist; eine transparente Abdeckung (15) zum Durchlassen des allgemein kollimierten Strahls (14) in der Längsrichtung; und ein Modul (21, 121) zum mechanischen Anbringen, Versorgen mit Strom und thermischen Verbinden mit der Leuchtdiode (44, 144), wobei das Modul (21, 121) seitlich angebracht ist und aufweist: eine Wärmesenke; eine Leiterplatte (41, 141) zum Versorgen der Leuchtdiode (44, 144) mit Strom, wobei die Leiterplatte (41, 141) allgemein eben und senkrecht zur seitlichen Richtung ist; und eine Wärmefalle (31, 131), die zwischen der Leiterplatte (41, 141) und der Wärmesenke angebracht ist, um einen Thermokontakt und eine elektrische Isolierung zwischen der Leiterplatte (41, 141) und der Wärmesenke zu schaffen.
  18. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 17, wobei der Reflektor (13) ein facettiertes Paraboloid ist, wobei jede Facette des Reflektors (13) reflektiertes kollimiertes Licht in einen vorbestimmten Winkelbereich, der um die Längsrichtung zentriert ist, winkelig ablenkt; und wobei die Leuchtdiode (44, 144) in einer Brennebene des Reflektors (13) angeordnet ist.
  19. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 17, wobei die Wärmefalle (31, 131) und die Leiterplatte (41, 141) die gleiche Auflagefläche aufweisen und in das Modul (21, 121) geschraubt/genietet sind.
  20. Fahrzeuglampe (10) nach Anspruch 17, wobei das Modul (21, 121) durch eine Bewegung entlang der seitlichen Richtung austauschbar ist.
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