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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul mit einem Kühlkörper, an dem eine Leiterplatte mit wenigstens einem Halbleiterleuchtmittel angeordnet ist, und mit wenigstens einem weiteren Bauelement, das wenigstens teilweise über der Leiterplatte angeordnet ist.
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STAND DER TECHNIK
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Die
DE 10 2011 081 062 A1 zeigt ein Lichtmodul mit einem Kühlkörper, an dem eine Leiterplatte mit Halbleiterleuchtmitteln angeordnet ist. Ein weiteres Bauelement wird gebildet durch einen transparenten Festkörper, welcher als optisches System dient und eine Vielzahl von Vorsatzoptiken umfasst. Mit Schrauben wird das optische System am Kühlkörper befestigt, und die Leiterplatte mit den Halbleiterleuchtmitteln wird zwischen dem optischen System und dem Kühlkörper eingespannt. Um eine Entwärmung der Halbleiterleuchtmittel über den Kühlkörper sicherzustellen, wird angegeben, eine Wärmeleitpaste zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper zu verwenden.
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Aus der
EP 2 327 926 A1 ist ein Lichtmodul mit einem Kühlkörper bekannt, auf den eine Leiterplatte mit Halbleiterleuchtmitteln aufgeschraubt wird. Über der Leiterplatte befindet sich ein Bauelement in Form eines Basisteils, das am Kühlkörper verrastet wird.
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Bei der Anordnung der Leiterplatte auf dem Kühlkörper ist für eine gute Entwärmung der Halbleiterleuchtmittel entscheidend, dass der Wärmeübergang von der Leiterplatte in den Kühlkörper und mittelbar auch vom Halbleiterleuchtmittel in den Kühlkörper sichergestellt ist. Die Wärmeleitung erfolgt dabei dann am besten, wenn ein unmittelbarer Festkörperkontakt zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper hergestellt ist. Bei einer planen Unterseite der Leiterplatte, die mit einer großen Fläche auf eine korrespondierende und ebenfalls große Fläche auf dem Kühlkörper aufgesetzt wird, ist ohne eine Wärmeleitpaste nicht unmittelbar sichergestellt, dass auch ein Festkörperkontakt der Leiterplatte unmittelbar zum Kühlkörper an der Stelle erfolgt, an der auch das Halbleiterleuchtmittel auf der Leiterplatte aufgenommen ist. Ist der unmittelbare Kontakt unterhalb des Halbleiterleuchtmittels zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper nicht sichergestellt, muss die Leiterplatte in ihrer Erstreckungsebene die Wärme leiten, bis über einen Kontakt die Wärme in den Kühlkörper schließlich übergehen kann. Im Ergebnis ergeben sich Temperaturüberhöhungen in den Halbleiterleuchtmitteln, die zu einem frühzeitigen Ausfall der Halbleiterleuchtmittel führen können. Insbesondere dann, wenn keine Wärmeleitpaste Verwendung findet und wenn die Leiterplatte mit randseitig angeordneten Schraubelementen auf den Kühlkörper aufgeschraubt wird, ist ein Anpressen der Leiterplatte im Flächenbereich der Halbleiterleuchtmittel nicht zwingend sichergestellt. Daraus ergibt sich eine verminderte Wärmeableitung aus den Halbleiterleuchtmitteln.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Lichtmoduls mit einem Kühlkörper, mit einer Leiterplatte und mit wenigstens einem weiteren Bauelement, wobei Halbleiterleuchtmittel auf der Leiterplatte mittels des Kühlkörpers verbessert entwärmt werden sollen.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Lichtmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Leiterplatte über drei Auflagepunkte mittels des weiteren Bauelementes gegen den Kühlkörper vorgespannt ist, wobei wenigstens einer der drei Auflagepunkte eine Überdeckung mit der Anordnung des Halbleiterleuchtmittels auf der Leiterplatte aufweist.
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Aufgrund des Andrückens der Leiterplatte an den Kühlkörper über drei definierte Auflagepunkte wird vorteilhaft ein Flächenkontakt sichergestellt, der sich zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper ergibt, und der Flächenkontakt findet in einem Auflagepunkt statt, der mit der Anordnung des Halbleiterleuchtmittels zusammenfällt. Damit ist sichergestellt, dass Wärme, die im Halbleiterleuchtmittel entsteht, durch die Leiterplatte hindurch unmittelbar in den Kühlkörper abgeleitet werden kann, ohne dass die Wärme noch in der Erstreckungsebene des Kühlkörpers weitergeleitet werden muss. Bei der Auflage des weiteren Bauelementes auf der Leiterplatte mit drei Auflagepunkten ergibt sich eine statische Bestimmung der Kraftausleitung aus der Leiterplatte in den Kühlkörper, so dass durch die statische Bestimmung grundsätzlich sichergestellt ist, dass die Leiterplatte im Bereich der Anordnung des Halbleiterleuchtmittels in unmittelbarem Festkörperkontakt mit dem Kühlkörper steht.
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Durch die unmittelbare Wärmeableitung in den Kühlkörper wird eine Entwärmung des Halbleiterleuchtmittels optimal sichergestellt. So kann ein frühzeitiges Versagen des Halbleiterleuchtmittels aufgrund einer Überhitzung vermieden werden. Im Sinne der Erfindung können auf der Leiterplatte beispielsweise auch zwei Halbleiterleuchtmittel angeordnet sein, die mit jeweils einem Auflagepunkt zusammenfallen, so dass der Vorteil des unmittelbaren Festkörperkontaktes zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper an den jeweiligen Setzstellen der Halbleiterleuchtmittel auf der Leiterplatte sichergestellt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls definiert der mit der Anordnung des Halbleiterleuchtmittels zusammenfallende Auflagepunkt eine flächige Erstreckung, die der flächigen Erstreckung des Halbleiterleuchtmittels auf der Leiterplatte entspricht. Der Auflagepunkt kann beispielsweise rechteckig oder quadratisch ausgeführt sein und eine Fläche definieren, die im Wesentlichen deckungsgleich ist mit der flächigen Erstreckung des Kontaktbereiches zwischen dem Halbleiterleuchtmittel und der Leiterplatte. Der Flächenkontakt der Leiterplatte zum Kühlkörper befindet sich dabei auf der gegenüberliegenden Planseite relativ zur Anordnung des Halbleiterleuchtmittels.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls ist auf der Leiterplatte wenigstens ein Andruckpunkt bestimmt, der innerhalb eines mit den drei Auflagepunkten definierten Dreieckes liegt. Durch die Anordnung des Andruckpunktes innerhalb des Dreieckes beziehungsweise einer Projektion des Dreieckes in eine Ebene, in die der Andruckpunkt orthogonal einfällt, wird sichergestellt, dass auf jeden der Auflagepunkte eine Kraft einwirkt, wenn von dem weiteren Bauelement auf den Andruckpunkt eine Druckkraft aufgegeben wird.
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Das weitere Bauelement weist mit weiterem Vorteil wenigstens eine Druckanformung auf, mit der das weitere Bauelement gegen den Andruckpunkt der Leiterplatte drückt. Die Druckanformung kann beispielsweise einen domartigen Fortsatz bilden, welcher Fortsatz mit seiner Spitze gegen den Andruckpunkt zur Anlage gelangt, wenn das weitere Bauelement über der Leiterplatte am Kühlkörper montiert wird.
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Vorteilhafterweise sind am weiteren Bauelement ferner wenigstens zwei Zentrieranformungen ausgebildet, die in zugeordnete an der Leiterplatte vorhandene Zentrieraufnahmen eingreifen, so dass die Leiterplatte relativ zum weiteren Bauelement ausgerichtet ist.
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Das weitere Bauelement ist beispielsweise durch ein Blendenelement gebildet. Das Blendenelement kann eine oder jeweiligen Halbleitermitteln zugeordnete Licht-Durchgangsöffnungen aufweisen, und beispielsweise am Rand der Öffnung befinden sich die Druckanformung und die Zentrieranformungen. Ist das Blendenelement über der Leiterplatte angeordnet, so ist diese im Wesentlichen vom Blendenelement abgedeckt. Durch die Licht-Durchgangsöffnungen kann das Licht hindurchtreten, das von den Halbleiterleuchtmitteln bereitgestellt wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtmoduls ist ein Reflektor vorgesehen und an dem Kühlkörper aufgenommen, wobei der Reflektor über dem weiteren Bauelement angeordnet ist. Das Licht, das von den Halbleiterleuchtmitteln bereitgestellt wird und das durch die Licht-Durchgangsöffnungen des Blendenelementes hindurchtritt, kann in den Reflektor einstrahlen und an diesem reflektiert werden, um schließlich einen entsprechenden Teil eines Licht-Vorfeldes für das Fahrzeug zu bilden. Der Reflektor weist beispielsweise Zentriermittel auf, mit denen dieser am Kühlkörper ausgerichtet ist und/oder mit denen das weitere Bauelement am Kühlkörper ausgerichtet ist und/oder mit denen der Reflektor am weiteren Bauelement ausgerichtet ist. Beispielsweise sind im weiteren Bauelement Öffnungen vorgesehen, die die Zentriermittel durchgreifen. Wird der Reflektor mit Schraubelementen am Kühlkörper verschraubt, so wird das weitere Bauelement zwischen dem Reflektor und dem Kühlkörper eingeklemmt. Dabei wird die Leiterplatte über die Zentrieranformungen am weiteren Bauelement ausgerichtet, und das weitere Bauelement ist durch die Zentriermittel am Reflektor ausgerichtet. Im Ergebnis ergibt sich ein Aufbau des Lichtmoduls, bei dem die Leiterplatte mit dem Halbleiterleuchtmittel optimal durch den Kühlkörper entwärmt werden kann. Zugleich entsteht der Vorteil, dass die planare Ausrichtung der Leiterplatte in ihrer Erstreckungsebene durch das weitere Bauelement sichergestellt wird, welches weitere Bauelement zudem wieder zum Reflektor ausgerichtet ist. Folgerichtig ist auch das Halbleiterleuchtmittel relativ zum Reflektor entsprechend ausgerichtet.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine fliegende Ansicht der Komponenten des Lichtmoduls mit dem Kühlkörper, der Leiterplatte, dem weiteren Bauelement und dem Reflektor von einer ersten Perspektive und
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2 eine fliegende Ansicht der Komponenten des Lichtmoduls von einer weiteren Perspektive.
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Die 1 und 2 zeigen eine fliegende Ansicht der Komponenten des Lichtmoduls 1 aus verschiedenen Perspektiven. Das Lichtmodul 1 weist als Grundkörper einen Kühlkörper 10 auf, der beispielsweise durch einen Aluminium-Druckgusskörper gebildet ist. Auf der Aufnahmeseite des Kühlkörpers 10 befinden sich drei Auflagepunkte 14 und 15, wobei ein Auflagepunkt 14 eine flächige Erstreckung aufweist und in einer Art Bett eingebracht ist, in das die Leiterplatte 11 eingesetzt werden kann. Die weiteren Auflagepunkte 15 sind durch domartige Anformungen am Kühlkörper 10 gebildet, so dass mit dem Auflagepunkt 14 und den weiteren Auflagepunkten 15 ein Dreieck aufgespannt wird, welches Dreieck sich in einer Ebene erstreckt, die der Ebene entspricht, in der die Leiterplatte 11 auf dem Kühlkörper 10 aufgesetzt wird.
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Über dem Kühlkörper 10 ist die Leiterplatte 11 gezeigt, und auf der Leiterplatte 11 sind beispielhaft zwei Halbleiterleuchtmittel 12 aufgenommen. Beabstandet zu den Leiterplatten 12 befindet sich, wie in der 1 gezeigten oberseitigen Ansicht, der Andruckpunkt 16, und wenn die Leiterplatte 11 auf dem Kühlkörper 10 aufliegt, liegt der Andruckpunkt 16 wenigstens in einer Projektion über dem mit den Auflagepunkten 14 und 15 aufgespannten Dreieck innerhalb desselben.
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In 2 ist durch die unterseitige Ansicht der Leiterplatte 11 erkennbar, dass zwei Zentrieraufnahmen 19 in der Leiterplatte 11 eingebracht sind, über die die Leiterplatte 11 relativ zum Bauelement 13 ausgerichtet werden kann, indem die Zentrieranformungen 18 am weiteren Bauelement 13 in diese eingreifen. Das Bauelement 13 bildet ein Blendenelement, welches über der Leiterplatte 11 angeordnet wird, und auf der Seite des Bauelementes 13, die zur Leiterplatte 11 weist, befindet sich eine Druckanformung 17. Bei einer Anordnung des Bauelementes 13 über der Leiterplatte 11, die wiederum am Kühlkörper 10 angeordnet ist, drückt die Druckanformung 17 auf den Andruckpunkt 16, siehe 1, wodurch die Leiterplatte 11 gegen die Auflagepunkte 14 und 15 gedrückt wird.
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Über dem weiteren Bauelement 13 wird der Reflektor 20 angeordnet, und der Reflektor 20 verfügt über Zentriermittel 21, die durch Öffnungen 22 im Bauelement 13 hindurchgreifen, und über die der Reflektor 20 am Kühlkörper 10 ausgerichtet wird.
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Wie in 1 gezeigt, dienen Schraubelemente 23 dazu, Schraubendurchführungen 24 im Bauelement 13 zu durchgreifen und den Reflektor 20 unter einer Einklemmung des Bauelementes 13 am Kühlkörper 10 zu verschrauben. Zugleich zentrieren die Zentriermittel 21 das Bauelement 13 relativ zum Reflektor 20, und durch den Durchgriff der Zentriermittel 21 durch die Öffnungen 22 im Bauelement 13 kann der Reflektor 20 zudem am Kühlkörper 10 ausgerichtet werden.
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Im Ergebnis ergibt sich ein Lichtmodul 1, bei dem die Leiterplatte 11 über drei Auflagepunkte 14 und 15 in einer definierten Anlage am Kühlkörper 10 angeordnet wird, wobei sich der Auflagepunkt 14 unmittelbar unterhalb des Halbleiterleuchtmittels 12 befindet. Der Auflagepunkt 14 ist mit einer flächigen Erstreckung gezeigt, die die Halbleiterleuchtmittel 12 überdecken, so dass Wärme, die beim Betrieb der Halbleiterleuchtmittel 12 entsteht, in Dickenrichtung die Leiterplatte 11 durchleitet und unmittelbar über den Festkörperkontakt zwischen der Leiterplatte 11 und dem Kühlkörper 10 in den Kühlkörper 10 abgeleitet wird. Die Auflagepunkte 15 dienen dabei lediglich als Hilfsauflagen zur Aufspannung der Dreiecks-Auflageanordnung.
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Mittels der Zentrieranformungen 18 ergibt sich eine definierte planare Ausrichtung der Leiterplatte 11 zum Bauelement 13, und durch die Zentriermittel 21 am Reflektor 20 ergibt sich eine Ausrichtung zwischen den Komponenten Kühlkörper 10, Bauelement 13 und Reflektor 20.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtmodul
- 10
- Kühlkörper
- 11
- Leiterplatte
- 12
- Halbleiterleuchtmittel
- 13
- Bauelement
- 14
- Auflagepunkt
- 15
- Auflagepunkt
- 16
- Andruckpunkt
- 17
- Druckanformung
- 18
- Zentrieranformung
- 19
- Zentrieraufnahme
- 20
- Reflektor
- 21
- Zentriermittel
- 22
- Öffnung
- 23
- Schraubelement
- 24
- Schraubendurchführung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011081062 A1 [0002]
- EP 2327926 A1 [0003]
